N=N 0 e - λt არის რადიოაქტიური დაშლის კანონი, სადაც N არის გაუფუჭებელი ბირთვების რაოდენობა, N 0 არის საწყისი ბირთვების რაოდენობა.
დაშლის მუდმივის ფიზიკური მნიშვნელობა არის ბირთვული დაშლის ალბათობა დროის ერთეულზე. რადიოაქტიური ბირთვებისთვის დამახასიათებელი სიცოცხლის ხანგრძლივობაა τ> 10 -14 წმ. ნუკლეონების ემისიის გამო ბირთვების სიცოცხლე 10 -23 წმ< <10 -20 c. T 1/2 – период полураспада – время, за которое распадается половина начального количества ядер. Активность радиоактивного источника – число распадов в единицу времени: A=λN.
რადიოაქტიური დაშლის სახეები. α - დაშლა, დაშლის სქემა, დაშლის ნიმუშები.
რადიოაქტიური დაშლა არის არასტაბილური ატომური ბირთვების სხვა ელემენტების ბირთვებად გარდაქმნის პროცესი, რომელსაც თან ახლავს ნაწილაკების გამოსხივება.
რადიოაქტიური დაშლის სახეები:
1)α - დაშლა - თან ახლავს ჰელიუმის ატომების გამოყოფა.
2)β - დაშლა - ელექტრონების და პოზიტრონების ემისია.
3)γ - დაშლა - ფოტონების გამოსხივება ბირთვების მდგომარეობებს შორის გადასვლის დროს.
4) სპონტანური ბირთვული დაშლა.
5) ნუკლეონის რადიოაქტიურობა.
α - დაშლა: A 2 X→ A-Y Z-2 Y+ 4 2 He. Α-დაშლა შეინიშნება მძიმე ბირთვებში. α - დაშლის სპექტრი დისკრეტულია. გაშვების სიგრძე α - ნაწილაკები ჰაერში: 3-7 სმ; მკვრივი ნივთიერებებისთვის: 10 -5 მ T 1/2 10 -7 s ÷ 10 10 წ.
β - დაშლა. სქემები β +, β - და K-დაჭერა. β - დაშლის კანონზომიერებები.
β - დაშლა გამოწვეულია სუსტი ურთიერთქმედებით. სუსტია ძლიერ ბირთვებთან მიმართებაში. ყველა ნაწილაკი ფოტონების გარდა მონაწილეობს სუსტ ურთიერთქმედებებში. საქმე არის ახალი ნაწილაკების გადაგვარება. T 1/2 10 -2 s ÷ 10 20 წელი. ნეიტრონის თავისუფალი გზა 10 19 კმ-ია.
β - დაშლა მოიცავს დაშლის 3 ტიპს:
1) β - ან ელექტრონული. ბირთვი ასხივებს ელექტრონებს. Ზოგადად:
A 2 X→ A Z -1 Y+ 0 -1 e+υ e .
2) β + ან პოზიტრონი. გამოიყოფა ელექტრონის ანტინაწილაკები – პოზიტრონები: 1 1 p→ 1 0 n+ 0 1 e+υ e – პროტონის ნეიტრონად გადაქცევის რეაქცია. რეაქცია თავისთავად არ ქრება. რეაქციის ზოგადი ხედვა: A Z X→ A Z -1 Y+ 0 1 e+υ e . შეინიშნება ხელოვნურ რადიოაქტიურ ბირთვებში.
3) ელექტრონული დაჭერა. ხდება ბირთვის ტრანსფორმაცია, იჭერს K-გარსს და იქცევა ნეიტრონად: 1 1 p+ 0 -1 e→ 1 0 n+υ e . ზოგადი ხედი: A Z X+ 0 1 e→ A Z -1 Y+υ e . ელექტრული დაჭერის შედეგად ბირთვებიდან მხოლოდ ერთი ნაწილაკი გაფრინდება. თან ახლავს დამახასიათებელი რენტგენის გამოსხივება.
აქტივობა მაგრამნუკლიდი(ატომის ბირთვების ზოგადი სახელწოდება, რომლებიც განსხვავდება პროტონების რაოდენობით ზდა ნეიტრონები ნ) რადიოაქტიურ წყაროში არის დაშლის რაოდენობა, რომელიც ხდება ნიმუშის ბირთვებთან 1 წამში:
SI აქტივობის ერთეული - ბეკერელი(Bq): 1 Bq არის ნუკლიდის აქტივობა, რომლის დროსაც დაშლის ერთი მოქმედება ხდება 1 წამში. ამ დრომდე, ბირთვულ ფიზიკაში, ასევე გამოიყენება რადიოაქტიურ წყაროში ნუკლიდური აქტივობის გარე სისტემის ერთეული - კურიო(Ci): 1 Ci = 3.710 10 Bq.
რადიოაქტიური დაშლა ხდება ე.წ გადაადგილების წესები,საშუალებას იძლევა დადგინდეს რომელი ბირთვი წარმოიქმნება მოცემული მშობელი ბირთვის დაშლის შედეგად. ოფსეტური წესები:
სადაც X არის მშობელი ბირთვი, Y არის ქალიშვილის ბირთვის სიმბოლო, ის არის ჰელიუმის ბირთვი ( - ნაწილაკი), ელ.ელექტრონის სიმბოლური აღნიშვნა (მისი მუხტი არის -1, ხოლო მასის რიცხვი არის ნული). გადაადგილების წესები სხვა არაფერია, თუ არა ორი კანონის შედეგი, რომლებიც სრულდება რადიოაქტიური დაშლის დროს - ელექტრული მუხტის შენარჩუნება და მასის რიცხვის შენარჩუნება: წარმოქმნილი ბირთვების და ნაწილაკების მუხტების ჯამი (მასობრივი რიცხვები) უდრის მუხტს (მასური რიცხვი). თავდაპირველი ბირთვი.
28. დაშლის ძირითადი კანონზომიერებები. გვირაბის ეფექტი. ა-გამოსხივების თვისებები.
α-დაშლაეწოდება ატომის ბირთვის სპონტანურ დაშლას შვილობილი ბირთვად და α-ნაწილაკად (4 He ატომის ბირთვი).
α-დაშლა, როგორც წესი, ხდება მასობრივი რიცხვის მქონე მძიმე ბირთვებში მაგრამ≥140 (თუმცა არის რამდენიმე გამონაკლისი). მძიმე ბირთვების შიგნით, ბირთვული ძალების გაჯერების თვისების გამო, წარმოიქმნება ცალკეული α- ნაწილაკები, რომლებიც შედგება ორი პროტონისა და ორი ნეიტრონისგან. მიღებული α-ნაწილაკი ექვემდებარება ბირთვის პროტონებიდან კულონის მოგერიების ძალების უფრო დიდ მოქმედებას, ვიდრე ცალკეული პროტონები. ამავდროულად, α-ნაწილაკი განიცდის ნაკლებ ბირთვულ მიზიდულობას ბირთვის ნუკლეონების მიმართ, ვიდრე დანარჩენი ნუკლეონები. ბირთვის საზღვარზე წარმოქმნილი ალფა ნაწილაკი აისახება შიგნით პოტენციური ბარიერიდან, მაგრამ გარკვეული ალბათობით მას შეუძლია გადალახოს იგი (იხ. გვირაბის ეფექტი) და გაფრინდეს. როგორც ალფა ნაწილაკების ენერგია მცირდება, პოტენციური ბარიერის გამტარიანობა ექსპონენციალურად მცირდება, ასე რომ, ბირთვების სიცოცხლე ალფა დაშლის უფრო დაბალი ხელმისაწვდომი ენერგიით, სხვა თანაბარ პირობებში, უფრო გრძელია.
სოდის ცვლის წესი α-დაშლისთვის:
α-დაშლის შედეგად ელემენტი გადადის 2 უჯრედით პერიოდული ცხრილის დასაწყისში, ასული ბირთვის მასობრივი რაოდენობა მცირდება 4-ით.
გვირაბის ეფექტი- პოტენციური ბარიერის გადალახვა მიკრონაწილაკით იმ შემთხვევაში, როდესაც მისი მთლიანი ენერგია (გვირაბის გაყვანისას უცვლელი რჩება) ბარიერის სიმაღლეზე ნაკლებია. გვირაბის ეფექტი არის ექსკლუზიურად კვანტური ბუნების ფენომენი, შეუძლებელი და თუნდაც სრულიად ეწინააღმდეგება კლასიკურ მექანიკას. ტალღის ოპტიკაში გვირაბის ეფექტის ანალოგი შეიძლება იყოს სინათლის ტალღის შეღწევა ამრეკლავ გარემოში (შუქის ტალღის სიგრძის რიგის დისტანციებზე) იმ პირობებში, როდესაც, გეომეტრიული ოპტიკის თვალსაზრისით, მთლიანი შიდა არეკვლა ხდება. . გვირაბის ფენომენი საფუძვლად უდევს ბევრ მნიშვნელოვან პროცესს ატომურ და მოლეკულურ ფიზიკაში, ატომის ბირთვის ფიზიკაში, მყარ მდგომარეობაში და ა.შ.
გვირაბის ეფექტი შეიძლება აიხსნას გაურკვევლობის მიმართებით. დაწერილი როგორც:
ის გვიჩვენებს, რომ როდესაც კვანტური ნაწილაკი შეზღუდულია კოორდინატის გასწვრივ, ანუ მისი სიზუსტე გასწვრივ x, მისი იმპულსი გვნაკლებად გარკვეული ხდება. შემთხვევით, იმპულსის გაურკვევლობას შეუძლია ნაწილაკს ენერგია შემატოს ბარიერის დასაძლევად. ამრიგად, გარკვეული ალბათობით, კვანტურ ნაწილაკს შეუძლია შეაღწიოს ბარიერში, ხოლო ნაწილაკების საშუალო ენერგია უცვლელი რჩება.
ალფა გამოსხივებას აქვს ყველაზე დაბალი შეღწევადი ძალა (ალფა ნაწილაკების შთანთქმისთვის საკმარისია სქელი ქაღალდის ფურცელი) ადამიანის ქსოვილში მილიმეტრზე ნაკლებ სიღრმეზე.
29. ბ-დაშლის ძირითადი კანონზომიერებები და მისი თვისებები. ნეიტრინო. ელექტრონული გადაღება. (იხ. 27)
ბეკერელმა დაამტკიცა, რომ β სხივები ელექტრონების ნაკადია. β-დაშლა სუსტი ურთიერთქმედების გამოვლინებაა.
β-დაშლა(უფრო ზუსტად, ბეტა მინუს დაშლა, -დაშლა) არის რადიოაქტიური დაშლა, რომელსაც თან ახლავს ბირთვიდან ელექტრონისა და ანტინეიტრინოს გამოსხივება.
β დაშლა არის ინტრანუკლეონური პროცესი. ეს ხდება ერთ-ერთის ტრანსფორმაციის შედეგად დ- კვარკები ბირთვის ერთ-ერთ ნეიტრონში u-კვარკი; ამ შემთხვევაში, ნეიტრონი გარდაიქმნება პროტონად ელექტრონისა და ანტინეიტრინოს ემისიით:
სოდის ცვლის წესი -დაშლისათვის:
დაშლის შემდეგ ელემენტი გადადის 1 უჯრედით პერიოდული ცხრილის ბოლოსკენ (ბირთვული მუხტი იზრდება ერთით), ხოლო ბირთვის მასობრივი რაოდენობა არ იცვლება.
ასევე არსებობს ბეტა დაშლის სხვა ტიპები. პოზიტრონის დაშლისას (ბეტა პლუს დაშლა), ბირთვი ასხივებს პოზიტრონს და ნეიტრინოს. ამ შემთხვევაში, ბირთვის მუხტი მცირდება ერთით (ბირთვი გადატანილია ერთი უჯრედი პერიოდული ცხრილის დასაწყისში). პოზიტრონის დაშლა ყოველთვისთან ახლავს კონკურენტული პროცესი - ელექტრონის დაჭერა (როდესაც ბირთვი იჭერს ელექტრონს ატომური გარსიდან და გამოყოფს ნეიტრინოს, ხოლო ბირთვის მუხტიც მცირდება ერთით). თუმცა, საპირისპირო არ არის მართალი: ბევრი ნუკლიდი, რომლისთვისაც პოზიტრონის დაშლა აკრძალულია, განიცდის ელექტრონის დაჭერას. რადიოაქტიური დაშლის უიშვიათესი სახეობაა ორმაგი ბეტა დაშლა, რომელიც დღემდე აღმოჩენილია მხოლოდ ათი ნუკლიდისთვის, ნახევარგამოყოფის პერიოდი 10 19 წელზე მეტია. ბეტა დაშლის ყველა ტიპი ინარჩუნებს ბირთვის მასურ რაოდენობას.
ნეიტრინო- ნეიტრალური ფუნდამენტური ნაწილაკი ნახევარმთლიანი სპინით, რომელიც მონაწილეობს მხოლოდ სუსტ და გრავიტაციულ ურთიერთქმედებებში და მიეკუთვნება ლეპტონების კლასს.
ელექტრონული სახელური, ედაჭერა - ატომის ბირთვების ბეტა დაშლის ერთ-ერთი სახეობა. ელექტრონის დაჭერისას, ბირთვის ერთ-ერთი პროტონი იჭერს ორბიტაზე მოძრავ ელექტრონს და გადაიქცევა ნეიტრონად, ასხივებს ელექტრონულ ნეიტრინოს. შემდეგ ბირთვის მუხტი მცირდება ერთით. ბირთვის მასობრივი რაოდენობა, ისევე როგორც ყველა სხვა ტიპის ბეტა დაშლისას, არ იცვლება. ეს პროცესი დამახასიათებელია პროტონებით მდიდარი ბირთვებისთვის. თუ ენერგეტიკული სხვაობა მშობელსა და შვილს შორის (ბეტა დაშლის ხელმისაწვდომი ენერგია) აღემატება 1,022 მევ-ს (ელექტრონის მასაზე ორჯერ), ელექტრონის დაჭერა ყოველთვის კონკურენციას უწევს ბეტა დაშლის სხვა ტიპს, პოზიტრონის დაშლას. მაგალითად, რუბიდიუმი-83 გარდაიქმნება კრიპტონ-83-ად მხოლოდ ელექტრონის დაჭერის გზით (ხელმისაწვდომი ენერგია დაახლოებით 0,9 მევ-ია), ხოლო ნატრიუმი-22 იშლება ნეონ-22-ად, როგორც ელექტრონის დაჭერის, ასევე პოზიტრონის დაშლის გზით (ხელმისაწვდომი ენერგია არის დაახლოებით 2,8 მევ).
ვინაიდან ბირთვში პროტონების რაოდენობა (ანუ ბირთვული მუხტი) მცირდება ელექტრონის დაჭერისას, ეს პროცესი აქცევს ერთი ქიმიური ელემენტის ბირთვს სხვა ელემენტის ბირთვად, რომელიც მდებარეობს პერიოდული ცხრილის დასაწყისთან უფრო ახლოს.
ელექტრონის დაჭერის ზოგადი ფორმულა
30. ბირთვების γ-გამოსხივება და მისი თვისებები. γ-გამოსხივების ურთიერთქმედება მატერიასთან. ელექტრონ-პოზიტრონის წყვილების გაჩენა და განადგურება.
ექსპერიმენტულად დადგინდა, რომ - გამოსხივება არ არის რადიოაქტიურობის დამოუკიდებელი ტიპი, მაგრამ მხოლოდ თან ახლავს - და -იხრწნება და ასევე ხდება ბირთვული რეაქციების დროს, დამუხტული ნაწილაკების შენელების, მათი დაშლის და ა.შ. - სპექტრი არის ხაზი. - სპექტრი არის რიცხვის განაწილება -კვანტები ენერგიაში. დისკრეტულობა - სპექტრს ფუნდამენტური მნიშვნელობა აქვს, რადგან ის ატომური ბირთვების ენერგეტიკული მდგომარეობების დისკრეტულობის დასტურია.
ახლა უკვე მტკიცედ არის დადგენილი, რომ - რადიაციას ასხივებს ბავშვის (და არა მშობლის) ბირთვი. ასული ბირთვი ფორმირების მომენტში, აღგზნებული, ემისიის ფონზე გადადის - რადიაცია. საწყის მდგომარეობაში დაბრუნების შემდეგ, აღგზნებულ ბირთვს შეუძლია გაიაროს შუალედური მდგომარეობების სერია, ასე რომ -ერთი და იგივე რადიოაქტიური იზოტოპის გამოსხივება შეიძლება შეიცავდეს რამდენიმე ჯგუფს - კვანტები ერთმანეთისგან ენერგიით განსხვავდებიან.
ზე - რადიაცია მაგრამდა ზბირთვები არ იცვლება, ამიტომ იგი არ არის აღწერილი რაიმე გადაადგილების წესებით. - ბირთვების უმეტესობის გამოსხივება იმდენად მოკლე ტალღის სიგრძისაა, რომ მისი ტალღური თვისებები ძალიან სუსტად ვლინდება. აქედან გამომდინარე, აქ კორპუსკულური თვისებები გამოდის წინა პლანზე - გამოსხივება განიხილება, როგორც ნაწილაკების ნაკადი - -კვანტა. სხვადასხვა ბირთვების რადიოაქტიური დაშლის დროს -კვანტებს აქვთ ენერგია 10 კევ-დან 5 მევ-მდე.
აღგზნებულ მდგომარეობაში მყოფი ბირთვი შეიძლება გადავიდეს საწყის მდგომარეობაში არა მხოლოდ გამოსხივებით - კვანტური, არამედ აგზნების ენერგიის პირდაპირი გადაცემით (წინასწარი ემისიის გარეშე -კვანტური) იმავე ატომის ერთ-ერთ ელექტრონს. ეს აწარმოებს ე.წ გარდაქმნის ელექტრონი.თავად ფენომენი ე.წ შიდა კონვერტაცია.შიდა კონვერტაცია არის პროცესი, რომელიც კონკურენციას უწევს - რადიაცია.
გარდაქმნის ელექტრონები შეესაბამება დისკრეტულ ენერგეტიკულ მნიშვნელობებს, რომლებიც დამოკიდებულია ელექტრონის მუშაობის ფუნქციაზე გარსიდან, საიდანაც ელექტრონი გამოდის, და ენერგიაზე. E,ბირთვის მიერ მოცემული აღგზნებული მდგომარეობიდან ძირითად მდგომარეობაში გადასვლისას. თუ მთელი ენერგია ეფორმაში გამოირჩევა -კვანტური, შემდეგ გამოსხივების სიხშირე განისაზღვრება ცნობილი მიმართებიდან E=h.თუ შიდა კონვერტაციის ელექტრონები გამოიყოფა, მაშინ მათი ენერგიები ტოლია E-A K, E-A L, ....სადაც A K, A L, ... -ელექტრონის სამუშაო ფუნქცია TO-და ლ- ჭურვები. გარდაქმნის ელექტრონების მონოენერგეტიკული ბუნება შესაძლებელს ხდის მათგან განასხვავოთ -ელექტრონები, რომელთა სპექტრი უწყვეტია. ატომის შიდა გარსზე არსებული ვაკანსია, რომელიც წარმოიქმნება ელექტრონის გამოსხივების შედეგად, შეივსება ზემოდან გარსების ელექტრონებით. ამიტომ შიდა გარდაქმნას ყოველთვის თან ახლავს დამახასიათებელი რენტგენის გამოსხივება.
- კვანტები, რომლებსაც აქვთ ნულოვანი დასვენების მასა, ვერ შეანელებენ საშუალოში, ამიტომ, როდესაც გადიან - გამოსხივება ნივთიერების მეშვეობით, ისინი ან შეიწოვება ან იფანტება მასში. -კვანტები არ ატარებენ ელექტრულ მუხტს და, შესაბამისად, არ განიცდიან კულონის ძალების გავლენას. სხივის გავლისას - კვანტები მატერიის გავლით, მათი ენერგია არ იცვლება, მაგრამ შეჯახების შედეგად სუსტდება ინტენსივობა, რომლის ცვლილება აღწერილია ექსპონენციალური კანონით. მე=მე 0e- x (მე 0 და მე- ინტენსივობა - სისქის შთამნთქმელი მასალის ფენის შესასვლელ-გასასვლელში გამოსხივება x, -შთანთქმის კოეფიციენტი). როგორც მაშინ რადიაცია ყველაზე გამჭოლი გამოსხივებაა ბევრი ნივთიერებისთვის - ძალიან მცირე ღირებულება; დამოკიდებულია მატერიის თვისებებზე და ენერგიაზე -კვანტა.
- კვანტებს, რომლებიც გადიან მატერიაში, შეუძლიათ ურთიერთქმედება როგორც მატერიის ატომების ელექტრონულ გარსთან, ასევე მათ ბირთვებთან. კვანტურ ელექტროდინამიკაში დადასტურებულია, რომ გავლის თანმხლები ძირითადი პროცესები -მატერიის მეშვეობით გამოსხივება არის ფოტოელექტრული ეფექტი, კომპტონის ეფექტი (კომპტონის გაფანტვა) და ელექტრონ-პოზიტრონის წყვილების წარმოქმნა.
ფოტოელექტრული ეფექტი, ან ფოტოელექტრული შთანთქმა - რადიაცია,არის პროცესი, რომლითაც ატომი შთანთქავს -კვანტური და ასხივებს ელექტრონს. მას შემდეგ, რაც ელექტრონი ამოვარდნილია ატომის ერთ-ერთი შიდა გარსიდან, გამოთავისუფლებული სივრცე ივსება ელექტრონებით ზემოდან გარსებიდან და ფოტოელექტრული ეფექტი თან ახლავს დამახასიათებელი რენტგენის გამოსხივებით. ფოტოელექტრული ეფექტი არის უპირატესი შთანთქმის მექანიზმი დაბალი ენერგიის რეგიონში -კვანტა ( ე 100 კევ). ფოტოელექტრული ეფექტი შეიძლება მოხდეს მხოლოდ შეკრულ ელექტრონებზე, რადგან თავისუფალი ელექტრონი ვერ შთანთქავს -კვანტური, მაშინ როცა ენერგიისა და იმპულსის შენარჩუნების კანონები ერთდროულად არ არის დაკმაყოფილებული.
ენერგიის მატებასთან ერთად -კვანტა ( ე0,5 მევ) ფოტოელექტრული ეფექტის ალბათობა ძალიან მცირეა და ურთიერთქმედების ძირითადი მექანიზმია - კვანტა მატერიასთან არის კომპტონის გაფანტვა.
ზე ე>l,02 MeV=2 მ ე გ 2 (ტ ე -ელექტრონის დასვენების მასა) ბირთვების ელექტრულ ველებში შესაძლებელი ხდება ელექტრონ-პოზიტრონის წყვილების წარმოქმნის პროცესი. ამ პროცესის ალბათობა პროპორციულია ზ 2 და იზრდება ზრდასთან ერთად ე. ამიტომ, როცა ე10 MeV ძირითადი ურთიერთქმედების პროცესი - რადიაცია ნებისმიერ ნივთიერებაში არის ჩამოყალიბდა ელექტრონ-პოზიტრონის წყვილები.
თუ ენერგია -კვანტური აღემატება ბირთვში არსებული ნუკლეონების შეკვრის ენერგიას (7-8 მევ), შემდეგ შთანთქმის შედეგად - კვანტის დაკვირვება შესაძლებელია ბირთვული ფოტოელექტრული ეფექტი- ერთ-ერთი ნუკლეონის, ყველაზე ხშირად ნეიტრონის ბირთვიდან გამოდევნა.
დიდი შეღწევის ძალა - გამოსხივება გამოიყენება გამა ხარვეზის გამოვლენაში - ხარვეზის გამოვლენის მეთოდი, რომელიც დაფუძნებულია სხვადასხვა შთანთქმაზე - გამოსხივება, როდესაც ის ვრცელდება იმავე მანძილზე სხვადასხვა მედიაში. დეფექტების მდებარეობა და ზომა (ღრმულები, ბზარები და ა.შ.) განისაზღვრება გამჭვირვალე პროდუქტის სხვადასხვა ნაწილში გავლილი გამოსხივების ინტენსივობის სხვაობით.
Გავლენა - დამახასიათებელია გამოსხივება (ისევე როგორც მაიონებელი გამოსხივების სხვა სახეობები) ნივთიერებაზე მაიონებელი გამოსხივების დოზა. განსხვავება:
აბსორბირებული რადიაციის დოზა- ფიზიკური რაოდენობა, რომელიც ტოლია გამოსხივების ენერგიის თანაფარდობას დასხივებული ნივთიერების მასასთან.
აბსორბირებული გამოსხივების დოზის ერთეული - ნაცრისფერი(Gy)*: 1 Gy= 1 J/kg - გამოსხივების დოზა, რომლის დროსაც ნებისმიერი მაიონებელი გამოსხივების ენერგია 1 J გადადის დასხივებულ ნივთიერებაზე, რომლის წონაა 1 კგ.
31. ტრანსურანის ელემენტების მიღება. ბირთვული დაშლის რეაქციების ძირითადი კანონები.
ტრანსული ელემენტები, ქიმიური ელემენტები, რომლებიც მდებარეობს პერიოდულ სისტემაში ურანის შემდეგ, ანუ ატომური ნომრით. ზ >92.
ყველა ტრანსურანის ელემენტი სინთეზირებულია ბირთვული რეაქციებით (ბუნებაში ნაპოვნია მხოლოდ Np და Pu კვალი). ტრანსურანის ელემენტები რადიოაქტიურია; მატებასთან ერთად ზნახევარი ცხოვრება T 1/2ტრანსურანის ელემენტები მკვეთრად მცირდება.
1932 წელს, ნეიტრონის აღმოჩენის შემდეგ, ვარაუდობდნენ, რომ ურანის ნეიტრონებით დასხივებისას, პირველი ტრანსურანის ელემენტების იზოტოპები უნდა ჩამოყალიბებულიყო. ხოლო 1940 წელს ე. მაკმილანმა და ფ. აბლესონმა მოახდინეს ნეპტუნიუმის (სერიული ნომერი 93) სინთეზირება ბირთვული რეაქციის გამოყენებით და შეისწავლეს მისი ყველაზე მნიშვნელოვანი ქიმიური და რადიოაქტიური თვისებები. ამავე დროს მოხდა შემდეგი ტრანსურანის ელემენტის, პლუტონიუმის აღმოჩენა. ორივე ახალ ელემენტს მზის სისტემის პლანეტების სახელი ეწოდა.
ყველა ტრანსურანის ელემენტი 101-მდე და მათ შორის სინთეზირებული იყო მსუბუქი დაბომბვის ნაწილაკების გამოყენებით: ნეიტრონები, დეიტრონები და ალფა ნაწილაკები. სინთეზის პროცესი მოიცავდა სამიზნის დასხივებას ნეიტრონების ნაკადებით ან დამუხტული ნაწილაკებით. თუ U გამოიყენება სამიზნედ, მაშინ ბირთვულ რეაქტორებში წარმოქმნილი ძლიერი ნეიტრონული ნაკადების დახმარებით ან ბირთვული მოწყობილობების აფეთქების დროს, შესაძლებელია ყველა ტრანსურანის ელემენტის მიღება Fm-მდე ( ზ= 100) ჩათვლით. ელემენტებით ზ 1 ან 2-ით ნაკლები სინთეზირებულ ელემენტზე. 1940-დან 1955 წლამდე ამერიკელმა მეცნიერებმა G. Seaborg-ის ხელმძღვანელობით მოახდინეს სინთეზირებული ცხრა ახალი ელემენტი, რომლებიც ბუნებაში არ არსებობს: Np (ნეპტუნიუმი), Pu (პლუტონიუმი), Am (ამერიცუმი), Cm (კურიუმი), Bk (ბერკელიუმი), Cf (კალიფორნიუმი), Es ( აინშტაინიუმი), Fm (ფერმიუმი), Md (მენდელევიუმი). 1951 წელს G. Seaborg და E. M. Macmillan მიიღეს ნობელის პრემია "ტრანსურანის ელემენტების ქიმიის სფეროში აღმოჩენებისთვის".
მძიმე რადიოაქტიური ელემენტების სინთეზის მეთოდის შესაძლებლობები, რომლებშიც გამოიყენება მსუბუქი ნაწილაკებით დასხივება, შეზღუდულია, ის არ იძლევა ბირთვების მიღების საშუალებას. ზ> 100. ელემენტი Z = 101-ით (მენდელევიუმი) აღმოაჩინეს 1955 წელს 253 99Es (აინშტაინიუმი) აჩქარებული a-ნაწილაკებით დასხივებით. ახალი ტრანსურანის ელემენტების სინთეზი უფრო და უფრო რთულდებოდა, რაც უფრო მაღალ მნიშვნელობებზე გადავედით ზ. მათი იზოტოპების ნახევარგამოყოფის მნიშვნელობები უფრო და უფრო მცირე აღმოჩნდა.
ბირთვული რეაქცია - ატომური ბირთვების ტრანსფორმაციის პროცესი, რომელიც ხდება ელემენტარულ ნაწილაკებთან, გამა კვანტებთან და ერთმანეთთან ურთიერთქმედებისას, რაც ხშირად იწვევს უზარმაზარი ენერგიის გამოყოფას. ბირთვული რეაქციების მსვლელობისას სრულდება შემდეგი კანონები: ელექტრული მუხტისა და ნუკლეონების რაოდენობის შენარჩუნება, ენერგიის შენარჩუნება და
იმპულსის კონსერვაცია, კუთხური იმპულსის კონსერვაცია, პარიტეტის კონსერვაცია და
იზოტოპური სპინი.
დაშლის რეაქცია - ატომის ბირთვის დაყოფა რამდენიმე მსუბუქ ბირთვად. დანაყოფები იძულებითი და სპონტანურია.
შერწყმის რეაქცია არის მსუბუქი ბირთვების შერწყმა ერთში. ეს რეაქცია ხდება მხოლოდ მაღალ ტემპერატურაზე, 10 8 K-ის რიგითობით და მას თერმობირთვული რეაქცია ეწოდება.
Q რეაქციის ენერგეტიკული გამოსავალი არის განსხვავება ყველა ნაწილაკების ჯამურ დასვენების ენერგიას შორის ბირთვულ რეაქციამდე და მის შემდეგ. თუ Q > 0, მაშინ მთლიანი დასვენების ენერგია მცირდება ბირთვული რეაქციის დროს. ასეთ ბირთვულ რეაქციებს ეგზოენერგიული ეწოდება. მათ შეუძლიათ იმოქმედონ ნაწილაკების თვითნებურად მცირე საწყისი კინეტიკური ენერგიით. პირიქით, ქ<0 часть исходной кинетической энергии частиц превращается в энергию покоя. Такие ядерные реакции называются эндоэнергетическими. Для их протекания необходимо, чтобы кинетическая энергия частиц превышала некоторую величину.
32. გაყოფის ჯაჭვური რეაქცია. კონტროლირებადი ჯაჭვური რეაქცია. Ბირთვული რეაქტორი.
ბირთვული დაშლის დროს გამოსხივებულ მეორად ნეიტრონებს შეუძლიათ გამოიწვიონ ახალი დაშლის მოვლენები, რაც შესაძლებელს ხდის დაშლის ჯაჭვური რეაქცია- ბირთვული რეაქცია, რომელშიც რეაქციის გამომწვევი ნაწილაკები წარმოიქმნება ამ რეაქციის პროდუქტებად. გაყოფის ჯაჭვური რეაქცია ხასიათდება გამრავლების ფაქტორი კნეიტრონები, რაც უდრის მოცემულ თაობაში ნეიტრონების რაოდენობის თანაფარდობას წინა თაობის მათ რიცხვთან. აუცილებელი პირობაგაყოფის ჯაჭვური რეაქციის განვითარებისთვის არის მოთხოვნა კ 1.
გამოდის, რომ ყველა მიღებული მეორადი ნეიტრონი არ იწვევს შემდგომ ბირთვულ დაშლას, რაც იწვევს გამრავლების კოეფიციენტის შემცირებას. პირველ რიგში, სასრული ზომების გამო ბირთვი(სივრცე, სადაც ჯაჭვური რეაქცია მიმდინარეობს) და ნეიტრონების მაღალი შეღწევადობის სიმძლავრე, ზოგიერთი მათგანი დატოვებს ბირთვს, სანამ რაიმე ბირთვს დაიჭერს. მეორეც, ნეიტრონების ნაწილს იჭერს არადაშლილი მინარევების ბირთვები, რომლებიც ყოველთვის არის ბირთვში. გარდა ამისა, გაყოფასთან ერთად შეიძლება მოხდეს რადიაციის დაჭერისა და არაელასტიური გაფანტვის კონკურენტული პროცესები.
გამრავლების კოეფიციენტი დამოკიდებულია დაშლელი მასალის ბუნებაზე და მოცემული იზოტოპისთვის მის რაოდენობაზე, ასევე აქტიური ზონის ზომასა და ფორმაზე. აქტიური ზონის მინიმალური ზომები, რომლებშიც შესაძლებელია ჯაჭვური რეაქცია, ეწოდება კრიტიკული ზომები.დასანერგად აუცილებელი კრიტიკული ზომის სისტემაში განლაგებული დასაშლელი მასალის მინიმალური მასა ჯაჭვური რეაქცია,დაურეკა კრიტიკული მასა.
ჯაჭვური რეაქციების განვითარების ტემპი განსხვავებულია. დაე იყოს T -ერთი თაობის საშუალო სიცოცხლე და N-ნეიტრონების რაოდენობა მოცემულ თაობაში. მომავალ თაობაში მათი რიცხვი არის kN, ტ.ე) ნეიტრონების რაოდენობის ზრდა თაობაზე dN=kN-N=N(კ-ერთი). ნეიტრონების რაოდენობის ზრდა დროის ერთეულზე, ანუ ჯაჭვური რეაქციის ზრდის ტემპი,
ინტეგრირებით (266.1), ვიღებთ
სადაც ნ 0 არის ნეიტრონების რაოდენობა დროის საწყის მომენტში და N-მათი რაოდენობა ერთდროულად ტ. ნგანისაზღვრება ნიშნით ( კ-ერთი). ზე კ> 1 მოდის განვითარებადი რეაქციაგანყოფილებების რაოდენობა მუდმივად იზრდება და რეაქცია შეიძლება ფეთქებადი გახდეს. ზე კ=1 მიდის თვითშენარჩუნებული რეაქცია, რომელშიც ნეიტრონების რაოდენობა დროთა განმავლობაში არ იცვლება. ზე კ<1 идет затухающая реакция.
ჯაჭვური რეაქციები იყოფა მოახერხადა უმართავი.მაგალითად, ატომური ბომბის აფეთქება უკონტროლო რეაქციაა. შენახვის დროს ატომური ბომბის აფეთქების თავიდან ასაცილებლად, მასში U (ან Pu) იყოფა ორ ნაწილად, ერთმანეთისგან შორს, კრიტიკულზე დაბალი მასებით. შემდეგ, ჩვეულებრივი აფეთქების დახმარებით, ეს მასები ერთმანეთს უახლოვდება, დაშლის მასალის მთლიანი მასა უფრო კრიტიკულია და ხდება ფეთქებადი ჯაჭვური რეაქცია, რომელსაც თან ახლავს უზარმაზარი ენერგიის მყისიერი გათავისუფლება და დიდი განადგურება. ფეთქებადი რეაქცია იწყება ხელმისაწვდომი სპონტანური დაშლის ნეიტრონების ან კოსმოსური გამოსხივების ნეიტრონების გამო. კონტროლირებადი ჯაჭვური რეაქციები ტარდება ბირთვულ რეაქტორებში.
ბუნებაში არსებობს სამი იზოტოპი, რომლებიც შეიძლება იყოს ბირთვული საწვავი (U: ბუნებრივი ურანი შეიცავს დაახლოებით 0.7%) ან ნედლეულს მისი წარმოებისთვის (Th და U: ბუნებრივი ურანი შეიცავს დაახლოებით 99.3%). Th ემსახურება როგორც საწყის პროდუქტს ხელოვნური ბირთვული საწვავის მისაღებად U (იხ. რეაქცია (265.2)) და U, რომელიც შთანთქავს ნეიტრონებს ორი თანმიმდევრული გზით. – - იშლება - Pu-ის ბირთვად გარდაქმნისთვის:
ამგვარად, რეაქციები (266.2) და (265.2) ხსნის ბირთვული საწვავის რეპროდუქციის რეალურ შესაძლებლობას დაშლის ჯაჭვური რეაქციის პროცესში.
Ბირთვული რეაქტორი- ეს არის მოწყობილობა, რომელშიც ტარდება კონტროლირებადი ბირთვული ჯაჭვური რეაქცია, რომელსაც თან ახლავს ენერგიის გამოყოფა. პირველი ბირთვული რეაქტორი აშენდა და ამოქმედდა 1942 წლის დეკემბერში აშშ-ში ე.ფერმის ხელმძღვანელობით. პირველი რეაქტორი, რომელიც აშენდა შეერთებული შტატების ფარგლებს გარეთ, იყო ZEEP, რომელიც ამოქმედდა კანადაში 1945 წლის სექტემბერში. ევროპაში პირველი ბირთვული რეაქტორი იყო F-1 ინსტალაცია, რომელიც ამოქმედდა 1946 წლის 25 დეკემბერს მოსკოვში ი.ვ.კურჩატოვის ხელმძღვანელობით.
1978 წლისთვის მსოფლიოში უკვე მოქმედებდა ასამდე სხვადასხვა ტიპის ბირთვული რეაქტორი. ნებისმიერი ბირთვული რეაქტორის კომპონენტებია: ბირთვი ბირთვული საწვავით, ჩვეულებრივ გარშემორტყმული ნეიტრონული რეფლექტორით, გამაგრილებელი, ჯაჭვური რეაქციის კონტროლის სისტემა, რადიაციული დაცვა, დისტანციური მართვის სისტემა. ბირთვული რეაქტორის მთავარი მახასიათებელი მისი სიმძლავრეა. სიმძლავრე 1 მეგავატი შეესაბამება ჯაჭვურ რეაქციას, რომლის დროსაც ხდება 3·10 16 დაშლის მოვლენა 1 წამში.
33. თერმობირთვული შერწყმა. ვარსკვლავის ენერგია. კონტროლირებადი თერმობირთვული შერწყმა.
თერმობირთვული რეაქციაარის მსუბუქი ბირთვების შერწყმის რეაქცია უფრო მძიმე ბირთვებში.
მისი განსახორციელებლად აუცილებელია, რომ საწყისი ნუკლეონები ან მსუბუქი ბირთვები ერთმანეთს მიუახლოვდნენ ბირთვული მიზიდულობის ძალების მოქმედების სფეროს რადიუსზე ტოლი ან ნაკლები მანძილით (ანუ 10-15 მ მანძილზე). ბირთვების ასეთი ურთიერთდაახლოება ხელს უშლის კულონის მოგერიების ძალებს, რომლებიც მოქმედებს დადებითად დამუხტულ ბირთვებს შორის. შერწყმის რეაქციის დასაწყებად საჭიროა მაღალი სიმკვრივის ნივთიერების გაცხელება ულტრამაღალ ტემპერატურამდე (ასობით მილიონი კელვინის რიგითით) ისე, რომ ბირთვების თერმული მოძრაობის კინეტიკური ენერგია საკმარისი იყოს კულონის საგზურის დასაძლევად. ძალები. ასეთ ტემპერატურაზე მატერია არსებობს პლაზმის სახით. ვინაიდან შერწყმა შეიძლება მოხდეს მხოლოდ ძალიან მაღალ ტემპერატურაზე, ბირთვული შერწყმის რეაქციებს ეწოდება თერმობირთვული რეაქციები (ბერძნულიდან. თერმე"სითბო, სითბო").
თერმობირთვული რეაქციები ათავისუფლებს უზარმაზარ ენერგიას. მაგალითად, დეიტერიუმის შერწყმის რეაქციაში ჰელიუმის წარმოქმნასთან
გამოიყოფა 3,2 მევ ენერგია. დეიტერიუმის სინთეზის რეაქციაში ტრიტიუმის წარმოქმნით
გამოიყოფა 4.0 მევ ენერგია და რეაქციაში
გამოიყოფა 17,6 მევ ენერგია.
კონტროლირებადი თერმობირთვული შერწყმა (TCB) - უფრო მძიმე ატომური ბირთვების სინთეზი მსუბუქი ბირთვებისგან ენერგიის მისაღებად, რომელიც კონტროლდება ფეთქებადი თერმობირთვული შერწყმისგან (გამოიყენება თერმობირთვულ ფეთქებად მოწყობილობებში). კონტროლირებადი თერმობირთვული შერწყმა განსხვავდება ტრადიციული ბირთვული ენერგიისგან იმით, რომ ეს უკანასკნელი იყენებს დაშლის რეაქციას, რომლის დროსაც უფრო მსუბუქი ბირთვები მიიღება მძიმე ბირთვებისგან. ძირითადი ბირთვული რეაქციები, რომლებიც დაგეგმილია კონტროლირებადი შერწყმისთვის, გამოიყენებს დეიტერიუმს (2 H) და ტრიტიუმს (3 H), ხოლო გრძელვადიან პერსპექტივაში ჰელიუმ-3 (3 He) და ბორი-11 (11 B).
34. ელემენტარული ნაწილაკების რეგისტრაციის წყაროები და მეთოდები. ელემენტარული ნაწილაკების ურთიერთქმედების სახეები და კლასები. ანტინაწილაკები.
გეიგერის მრიცხველი
- ემსახურება რადიოაქტიური ნაწილაკების (ძირითადად ელექტრონების) რაოდენობის დათვლას.
ეს არის შუშის მილი, რომელიც ივსება გაზით (არგონი), რომელსაც შიგნით აქვს ორი ელექტროდი (კათოდი და ანოდი).
ნაწილაკების გავლის დროს ხდება აირის ზემოქმედების იონიზაცია და ელექტრული დენის პულსი.
უპირატესობები:
- კომპაქტურობა
- ეფექტურობა
- შესრულება
- მაღალი სიზუსტე (10000 ნაწილაკი/წმ).
სად გამოიყენება:
- რადიოაქტიური დაბინძურების რეგისტრაცია ადგილზე, შენობებში, ტანსაცმელში, პროდუქტებში და ა.შ.
- რადიოაქტიური მასალების შესანახ ობიექტებში ან მოქმედ ატომურ რეაქტორებთან
- რადიოაქტიური მადნის საბადოების ძიებისას (U, Th)
ღრუბლოვანი პალატა
- ემსახურება ნაწილაკების (ტრასების) გავლის კვალის დაკვირვებას და გადაღებას.
კამერის შიდა მოცულობა ივსება ალკოჰოლის ან წყლის ორთქლებით ზეგაჯერებულ მდგომარეობაში:
დგუშის დაშვებისას მცირდება წნევა კამერის შიგნით და იკლებს ტემპერატურა, ადიაბატური პროცესის შედეგად წარმოიქმნება ზეგაჯერებული ორთქლი.
ტენიანობის წვეთები კონდენსირდება ნაწილაკების გავლის გზაზე და იქმნება ბილიკი - ხილული კვალი.
როდესაც კამერა მოთავსებულია მაგნიტურ ველში, ბილიკი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ნაწილაკების ენერგიის, სიჩქარის, მასისა და მუხტის დასადგენად.
მფრინავი რადიოაქტიური ნაწილაკების მახასიათებლები განისაზღვრება ტრასის სიგრძით და სისქით, მაგნიტურ ველში მისი გამრუდებით.
მაგალითად, ალფა ნაწილაკი იძლევა უწყვეტ სქელ ტრასს,
პროტონი - თხელი ბილიკი,
ელექტრონი - წერტილოვანი ბილიკი.
ბუშტის პალატა
ღრუბლის კამერის ვარიანტი
დგუშის მკვეთრი შემცირებით, მაღალი წნევის ქვეშ მყოფი სითხე გადადის ზედმეტ მდგომარეობაში. ბილიკის გასწვრივ ნაწილაკების სწრაფი მოძრაობით წარმოიქმნება ორთქლის ბუშტები, ე.ი. სითხე დუღს, ბილიკი ჩანს.
უპირატესობები ღრუბლის პალატასთან შედარებით:
- საშუალო სიმკვრივის მაღალი სიმკვრივე, შესაბამისად მოკლე ბილიკები
- ნაწილაკები იჭედება კამერაში და შესაძლებელია ნაწილაკების შემდგომი დაკვირვება
- მეტი სიჩქარე.
სქელი ფენის ფოტო ემულსიების მეთოდი
- ემსახურება ნაწილაკების რეგისტრაციას
- საშუალებას გაძლევთ დაარეგისტრიროთ იშვიათი მოვლენები ხანგრძლივი ექსპოზიციის გამო.
ფოტოგრაფიული ემულსია შეიცავს დიდი რაოდენობით ვერცხლის ბრომიდის მიკროკრისტალებს.
შემომავალი ნაწილაკები იონიზებს ფოტოგრაფიული ემულსიების ზედაპირს. AgBr კრისტალები დამუხტული ნაწილაკების მოქმედებით იშლება და განვითარებისას ვლინდება ნაწილაკის გავლის კვალი, ბილიკი.
ნაწილაკების ენერგია და მასა შეიძლება განისაზღვროს ბილიკის სიგრძისა და სისქის მიხედვით.
ნაწილაკების კლასები და ურთიერთქმედების ტიპები
ამჟამად არსებობს მტკიცე რწმენა, რომ ბუნებაში ყველაფერი ელემენტარული ნაწილაკებისგან არის აგებული და ყველა ბუნებრივი პროცესი ამ ნაწილაკების ურთიერთქმედებით არის განპირობებული. დღეს ელემენტარული ნაწილაკები გაგებულია, როგორც კვარკები, ლეპტონები, ლიანდაგური ბოზონები და ჰიგსის სკალარული ნაწილაკები. ფუნდამენტური ურთიერთქმედების ქვეშ - ძლიერი, ელექტრო სუსტი და გრავიტაციული. ამრიგად, პირობითად შესაძლებელია გამოვყოთ ელემენტარული ნაწილაკების ოთხი კლასი და ფუნდამენტური ურთიერთქმედების სამი ტიპი.
ნეიტრინოები ელექტრულად ნეიტრალურია; ელექტრონს, მუონს და ტაუ ლეპტონს აქვთ ელექტრული მუხტი. ლეპტონები მონაწილეობენ ელექტროსუსტ და გრავიტაციულ ურთიერთქმედებებში.
მესამე კლასიარიან კვარკები. დღეისათვის ცნობილია ექვსი კვარკი – რომელთაგან თითოეული შეიძლება „გაფერადდეს“ სამიდან ერთ ფერში. ლეპტონების მსგავსად, მოსახერხებელია მათი მოწყობა სამი ოჯახის სახით
თავისუფალი კვარკები არ შეინიშნება. გლუონებთან ერთად ისინი წარმოადგენენ ჰადრონების კომპონენტებს, რომელთაგან რამდენიმე ასეულია. ჰადრონები, ისევე როგორც კვარკები, რომლებიც მათ ქმნიან, მონაწილეობენ ყველა სახის ურთიერთქმედებაში.
მეოთხე კლასი- ჰიგსის ნაწილაკები, ექსპერიმენტულად ჯერ არ არის აღმოჩენილი. მინიმალურ სქემაში საკმარისია ჰიგსის ერთი სკალარი. მათი როლი ბუნებაში დღეს ძირითადად „თეორიულია“ და არის ელექტრო-სუსტი ურთიერთქმედების ხელახალი ნორმალიზება. კერძოდ, ყველა ელემენტარული ნაწილაკების მასები ჰიგსის კონდენსატის „ხელის ნამუშევარია“. შესაძლოა, ჰიგსის ველების დანერგვა აუცილებელია კოსმოლოგიის ფუნდამენტური პრობლემების გადასაჭრელად, როგორიცაა სამყაროს ჰომოგენურობა და მიზეზობრიობა.
შემდგომი ლექციები ჰადრონების კვარკული სტრუქტურის თეორიაზე ეძღვნება ჰადრონებსა და კვარკებს. აქცენტი გაკეთდება ნაწილაკების კლასიფიკაციაზე, სიმეტრიასა და კონსერვაციის კანონებზე.
35. კონსერვაციის კანონები ელემენტარული ნაწილაკების გარდაქმნაში. კვარკების ცნება.
კვარკი არის ფუნდამენტური ნაწილაკი სტანდარტული მოდელის, რომელსაც აქვს ელექტრული მუხტი, რომელიც არის ჯერადი ე/3, და არ შეინიშნება თავისუფალ მდგომარეობაში. კვარკები არის წერტილოვანი ნაწილაკები დაახლოებით 0,5·10 −19 მ მასშტაბისა, რაც დაახლოებით 20 ათასჯერ მცირეა პროტონის ზომაზე. კვარკები ქმნიან ჰადრონებს, კერძოდ პროტონს და ნეიტრონს. ამჟამად ცნობილია კვარკების 6 განსხვავებული „ჯიში“ (უფრო ხშირად ამბობენ – „არომატი“), რომელთა თვისებები მოცემულია ცხრილში. გარდა ამისა, ძლიერი ურთიერთქმედების ლიანდაგის აღწერისთვის, ვარაუდობენ, რომ კვარკებს ასევე აქვთ დამატებითი შინაგანი მახასიათებელი, რომელსაც ეწოდება "ფერი". თითოეული კვარკი შეესაბამება ანტიკვარკს საპირისპირო კვანტური რიცხვებით.
ჰიპოთეზა იმის შესახებ, რომ ჰადრონები აგებულია კონკრეტული ქვედანაყოფებიდან, პირველად წამოაყენა მ.გელ-მანმა და მისგან დამოუკიდებლად ჯ. ცვაიგმა 1964 წელს.
სიტყვა „კვარკი“ გელ-მანმა ისესხა ჯ.ჯოისის რომანიდან Finnegans Wake, სადაც ერთ-ერთ ეპიზოდში იყო ფრაზა „სამი კვარკი მაუსტერ მარკისთვის!“ (ჩვეულებრივ ითარგმნება როგორც "სამი კვარკი ოსტატი/მასტერ მარკისთვის!"). თავად სიტყვა „კვარკი“ ამ ფრაზაში, სავარაუდოდ, ზღვის ჩიტების ტირილის ონომატოპეაა.
რადიოაქტიური გამოსხივება და მისი ტიპები
ფრანგმა ფიზიკოსმა ა.ბეკერელმა 1896 წელს, ურანის მარილების ლუმინესცენციის შესწავლისას, შემთხვევით აღმოაჩინა მათი უცნობი ბუნების გამოსხივების სპონტანური გამოსხივება, რომელიც მოქმედებდა ფოტოგრაფიულ ფირფიტაზე, იონიზებდა ჰაერს, შეაღწია თხელი ლითონის ფირფიტებში და გამოიწვია ლუმინესცენცია. მთელი რიგი ნივთიერებებისგან. ამ ფენომენის შესწავლის გაგრძელებისას, კურიის მეუღლეებმა - მარი და პიერი - აღმოაჩინეს, რომ ბეკერელის გამოსხივება დამახასიათებელია არა მხოლოდ ურანის, არამედ მრავალი სხვა მძიმე ელემენტისთვის, როგორიცაა თორიუმი და აქტინიუმი. მათ ასევე აჩვენეს, რომ ურანის პიჩბლენდი (მადანი, საიდანაც მეტალის ურანი მოიპოვება) ასხივებს რადიაციას, რომლის ინტენსივობა მრავალჯერ აღემატება ურანს. ამრიგად, შესაძლებელი გახდა ორი ახალი ელემენტის იზოლირება - ბეკერელის გამოსხივების მატარებლები: პოლონიუმი და რადიუმი.
აღმოჩენილ რადიაციას ეძახდნენ რადიოაქტიური გამოსხივება , და თავად ფენომენი არის რადიოაქტიური გამოსხივების გამოსხივება - რადიოაქტიურობა.
რადიოაქტიური გამოსხივების სახეები:
1) - რადიაცია
იგი გადახრილია ელექტრული და მაგნიტური ველებით, აქვს მაღალი მაიონებელი უნარი და დაბალი შეღწევადობა. წარმოადგენს ჰელიუმის ბირთვების ნაკადს; -ნაწილაკის მუხტი უდრის +2e-ს და მასა ემთხვევა ჰელიუმის იზოტოპის ბირთვის მასას. ელექტრულ და მაგნიტურ ველებში - ნაწილაკების გადახრის მიხედვით განისაზღვრა მათი სპეციფიკური მუხტი, რომლის ღირებულებაც ადასტურებდა მათი ბუნების შესახებ იდეების სისწორეს.
2) -რადიაცია
უარყოფილია ელექტრული და მაგნიტური ველებით; მისი მაიონებელი უნარი გაცილებით ნაკლებია (დაახლოებით ორი რიგით სიდიდით) და მისი შეღწევის ძალა გაცილებით მეტია, ვიდრე -ნაწილაკების. ეს არის სწრაფი ელექტრონების ნაკადი (ეს გამომდინარეობს მათი სპეციფიკური მუხტის განსაზღვრებიდან).
3) -რადიაცია
ის არ არის გადახრილი ელექტრული და მაგნიტური ველებით, აქვს შედარებით სუსტი მაიონებელი უნარი და ძალიან მაღალი შეღწევადობა და კრისტალებში გავლისას აღმოაჩენს დიფრაქციას. ეს არის მოკლე ტალღის ელექტრომაგნიტური გამოსხივება უკიდურესად მოკლე ტალღის სიგრძით m და, შედეგად, გამოხატული კორპუსკულური თვისებებით, ე.ი. არის ნაწილაკების ნაკადი - -კვანტები (ფოტონები).
რადიოაქტიურობა- ზოგიერთი ატომის ბირთვის უნარი სპონტანურად (სპონტანურად) გარდაიქმნას სხვა ბირთვებად სხვადასხვა ნაწილაკების გამოსხივებით:
1) ბუნებრივი - შეინიშნება ბუნებაში არსებულ არასტაბილურ იზოტოპებში;
2) ხელოვნური - შეინიშნება ლაბორატორიაში ბირთვული რეაქციების შედეგად სინთეზირებულ იზოტოპებში.
რადიოაქტიური დაშლის კანონი
რადიოაქტიური დაშლა- ბირთვების ბუნებრივი ტრანსფორმაცია, რომელიც ხდება სპონტანურად.
ეს ფენომენი სტატისტიკურია, ამიტომ რადიოაქტიური დაშლის კანონებიდან გამომდინარე დასკვნები სავარაუდოა.
რადიოაქტიური დაშლის მუდმივი- ბირთვული დაშლის ალბათობა ერთეულ დროში, უდრის ბირთვების დაშლის წილადს 1 წამში.
რადიოაქტიური დაშლის კანონი: რადიოაქტიური დაშლის სპონტანურობის გამო, შეგვიძლია ვივარაუდოთ, რომ dN ბირთვების რაოდენობა, რომლებიც იშლება საშუალოდ დროის ინტერვალში t-დან t + dt-მდე, პროპორციულია dt დროის ინტერვალისა და N ბირთვების რიცხვისა, რომლებიც არ დაიშალა. დრო t:
[ N არის გაუფუჭებელი ბირთვების რაოდენობა t დროისთვის; - გაუფუჭებელი ბირთვების საწყისი რაოდენობა t=0 დროს; -რადიოაქტიური დაშლის მუდმივი]
Ნახევარი ცხოვრება ()- დროის ინტერვალი, რომლის დროსაც, საშუალოდ, გაუფუჭებელი ბირთვების რაოდენობა განახევრდება.
რადიოაქტიური ბირთვის საშუალო სიცოცხლე:
ნუკლიდური აქტივობაარის დაშლის რაოდენობა, რომელიც ხდება ნიმუშის ბირთვებთან 1 წამში:
აქტივობის ერთეულია 1 Bq: 1 ბეკერელი არის ნუკლიდის აქტივობა რადიოაქტიურ წყაროში, რომლის დროსაც დაშლის ერთი მოქმედება ხდება 1 წამში. 1Bq = 2.703 კური.
5. გადაადგილების წესები - და - იშლება
დედა ბირთვი- ატომის ბირთვი, რომელიც განიცდის რადიოაქტიურ დაშლას.
ბავშვის ბირთვი- რადიოაქტიური დაშლის შედეგად წარმოქმნილი ატომური ბირთვი.
ოფსეტური წესები– წესები, რომლებიც შესაძლებელს ხდის დადგინდეს, რომელი ბირთვი წარმოიქმნება მოცემული მშობელი ბირთვის დაშლის შედეგად. ეს წესები არის იმ კანონების შედეგი, რომლებიც სრულდება რადიოაქტიური დაშლის დროს - მუხტის რიცხვების შენარჩუნების კანონი და მასობრივი რიცხვების შენარჩუნების კანონი.
მუხტისა და მასის რიცხვების შენარჩუნების კანონები
1) წარმოქმნილი ბირთვების და ნაწილაკების მუხტის რიცხვების ჯამი უდრის საწყისი ბირთვის მუხტის რიცხვს.
2) წარმოქმნილი ბირთვების და ნაწილაკების მასური რიცხვების ჯამი უდრის საწყისი ბირთვის მასურ რაოდენობას.
გადაადგილების წესები მუხტისა და მასის რიცხვების შენარჩუნების კანონების შედეგია.
ალფა დაშლაეწოდება ატომის ბირთვის სპონტანურ დაშლას შვილობილ ბირთვად და α-ნაწილაკად (ატომის ბირთვი 4 ის).
ალფა დაშლა ჩვეულებრივ ხდება მძიმე ბირთვებში მასობრივი რიცხვი
მაგრამ≥ 140 (თუმცა არის რამდენიმე გამონაკლისი).
ცვლის წესი α-დაშლისათვის: სად არის ჰელიუმის ბირთვი (a-ნაწილაკი),
მაგალითი (ალფა დაშლა ურანი-238თორიუმ-234-მდე):
α-დაშლის შედეგად ატომი გადაადგილდება 2 უჯრედით დასაწყისში პერიოდული ცხრილები(ანუ ბირთვის მუხტი ზმცირდება 2-ით), ქალიშვილის ბირთვის მასობრივი რაოდენობა მცირდება 4-ით.
ბეტა დაშლა
ბეკერელმა დაამტკიცა, რომ β სხივები ნაკადია ელექტრონები. ბეტა დაშლა არის გამოვლინება სუსტი ურთიერთქმედება.
42. რადიოაქტიური დაშლის კანონი. დაშლის მუდმივი, ბირთვის საშუალო სიცოცხლის ხანგრძლივობა, ნახევარგამოყოფის პერიოდი, აქტივობა.
რადიოაქტიური დაშლა
ნ= ნ 0 ე - λტარის რადიოაქტიური დაშლის კანონი, სადაც N არის დაურღვეველი ბირთვების რაოდენობა, N 0 არის საწყისი ბირთვების რაოდენობა.
დაშლის მუდმივის ფიზიკური მნიშვნელობა არის ბირთვული დაშლის ალბათობა დროის ერთეულზე. რადიოაქტიური ბირთვებისთვის დამახასიათებელი სიცოცხლის ხანგრძლივობაა τ> 10 -14 წმ. ნუკლეონების ემისიის გამო ბირთვების სიცოცხლე 10 -23 წმ< <10 -20 c. T 1/2 – период полураспада – время, за которое распадается половина начального количества ядер. Активность радиоактивного источника – число распадов в единицу времени: A=λN.
43. რადიოაქტიური დაშლის სახეები. Α - დაშლა, დაშლის სქემა, დაშლის ნიმუშები.
რადიოაქტიური დაშლა- არასტაბილური ატომური ბირთვების სხვა ელემენტების ბირთვებად გარდაქმნის პროცესი, რომელსაც თან ახლავს ნაწილაკების გამოსხივება.
რადიოაქტიური დაშლის სახეები:
1)α - დაშლა - თან ახლავს ჰელიუმის ატომების გამოყოფა.
2)β - დაშლა - ელექტრონების და პოზიტრონების ემისია.
3)γ - დაშლა - ფოტონების გამოსხივება ბირთვების მდგომარეობებს შორის გადასვლის დროს.
4) სპონტანური ბირთვული დაშლა.
5) ნუკლეონის რადიოაქტიურობა.
α - დაშლა: A 2 X→ A-Y Z-2 Y+ 4 2 He. Α-დაშლა შეინიშნება მძიმე ბირთვებში. α - დაშლის სპექტრი დისკრეტულია. გაშვების სიგრძე α - ნაწილაკები ჰაერში: 3-7 სმ; მკვრივი ნივთიერებებისთვის: 10 -5 მ.ტ 1/2 10 -7 წ ÷ 10 10 წ.
44. β - დაშლა. β სქემები + , β - და K-დაჭერა. β - დაშლის ნიმუშები.
β - დაშლა გამოწვეულია სუსტი ურთიერთქმედებით. სუსტია ძლიერ ბირთვებთან მიმართებაში. ყველა ნაწილაკი ფოტონების გარდა მონაწილეობს სუსტ ურთიერთქმედებებში. საქმე არის ახალი ნაწილაკების გადაგვარება. T 1/2 10 -2 s ÷ 10 20 წელი. ნეიტრონის თავისუფალი გზა 10 19 კმ-ია.
β - დაშლა მოიცავს დაშლის 3 ტიპს:
1) β - ან ელექტრონული. ბირთვი ასხივებს ელექტრონებს. Ზოგადად:
A 2 X→ A Z -1 Y+ 0 -1 e+υ e .
2) β + ან პოზიტრონი. გამოიყოფა ელექტრონის ანტინაწილაკები – პოზიტრონები: 1 1 p→ 1 0 n+ 0 1 e+υ e – პროტონის ნეიტრონად გადაქცევის რეაქცია. რეაქცია თავისთავად არ ქრება. რეაქციის ზოგადი ხედვა: A Z X→ A Z -1 Y+ 0 1 e+υ e. შეინიშნება ხელოვნურ რადიოაქტიურ ბირთვებში.
3) ელექტრონული დაჭერა. ხდება ბირთვის ტრანსფორმაცია, იჭერს K-გარსს და იქცევა ნეიტრონად: 1 1 p+ 0 -1 e→ 1 0 n+υ e . ზოგადი ხედი: A Z X+ 0 1 e→ A Z -1 Y+υ e . ელექტრული დაჭერის შედეგად ბირთვებიდან მხოლოდ ერთი ნაწილაკი გაფრინდება. თან ახლავს დამახასიათებელი რენტგენის გამოსხივება.
45. ბირთვული რეაქციები, მათი ნიმუშები. დაშლის რეაქციები. სინთეზის რეაქციები. რეაქციის ენერგეტიკული გამოსავალი.
ბირთვული რეაქცია- ატომური ბირთვების ტრანსფორმაციის პროცესი, რომელიც ხდება ელემენტარულ ნაწილაკებთან, გამა კვანტებთან და ერთმანეთთან ურთიერთქმედებისას, რაც ხშირად იწვევს უზარმაზარი ენერგიის გამოყოფას. ბირთვული რეაქციების მსვლელობისას სრულდება შემდეგი კანონები: ელექტრული მუხტისა და ნუკლეონების რაოდენობის შენარჩუნება, ენერგიის შენარჩუნება და
იმპულსის კონსერვაცია, კუთხური იმპულსის კონსერვაცია, პარიტეტის კონსერვაცია და
იზოტოპური სპინი.
დაშლის რეაქცია- ატომის ბირთვის დაყოფა რამდენიმე მსუბუქ ბირთვად. დანაყოფები იძულებითი და სპონტანურია.
სინთეზის რეაქცია- მსუბუქი ბირთვების შერწყმის რეაქცია ერთში. ეს რეაქცია ხდება მხოლოდ მაღალ ტემპერატურაზე, 10 8 K-ის რიგითობით და მას თერმობირთვული რეაქცია ეწოდება.
Q რეაქციის ენერგეტიკული გამოსავლიანობაარის სხვაობა ყველა ნაწილაკების მთლიან დასვენების ენერგიას შორის ბირთვულ რეაქციამდე და მის შემდეგ. თუ Q > 0, მაშინ მთლიანი დასვენების ენერგია მცირდება ბირთვული რეაქციის დროს. ასეთ ბირთვულ რეაქციებს ეგზოენერგიული ეწოდება. მათ შეუძლიათ იმოქმედონ ნაწილაკების თვითნებურად მცირე საწყისი კინეტიკური ენერგიით. პირიქით, ქ<0 часть исходной кинетической энергии частиц превращается в энергию покоя. Такие ядерные реакции называются эндоэнергетическими. Для их протекания необходимо, чтобы кинетическая энергия частиц превышала некоторую величину.
რადიოაქტიურობის ფენომენი 1896 წელს აღმოაჩინა ა.ბეკერელმა, რომელიც აკვირდებოდა უცნობი რადიაციის სპონტანურ გამოსხივებას ურანის მარილებიდან. მალე ე. რეზერფორდმა და კურიმ აღმოაჩინეს, რომ რადიოაქტიური დაშლის დროს გამოიყოფა He-ის ბირთვები (α-ნაწილაკები), ელექტრონები (β-ნაწილაკები) და მყარი ელექტრომაგნიტური გამოსხივება (γ-სხივები).
1934 წელს აღმოაჩინეს დაშლა პოზიტრონების ემისიით (β + -დაშლა), ხოლო 1940 წელს აღმოაჩინეს რადიოაქტიურობის ახალი ტიპი - სპონტანური ბირთვული დაშლა: ნაპრალი ბირთვი იშლება შესადარებელი მასის ორ ფრაგმენტად ნეიტრონების ერთდროული გამოსხივებით. და γ -კვანტა. ბირთვების პროტონული რადიოაქტიურობა დაფიქსირდა 1982 წელს. ამრიგად, არსებობს რადიოაქტიური დაშლის შემდეგი ტიპები: α-დაშლა; - დაშლა; - გაფუჭება; ე - დაჭერა.
რადიოაქტიურობა- ზოგიერთი ატომის ბირთვის უნარი სპონტანურად (სპონტანურად) გარდაიქმნას სხვა ბირთვებად ნაწილაკების ემისიით.
ატომის ბირთვები შედგება პროტონები და ნეიტრონები, რომლებსაც აქვთ ზოგადი სახელი - ნუკლეონები.ბირთვში პროტონების რაოდენობა განსაზღვრავს ატომის ქიმიურ თვისებებს და აღინიშნება ზ(ელემენტის სერიული ნომერი). ნუკლეონების რაოდენობაბირთვში ეწოდება მასობრივი რიცხვიდა აღვნიშნავთ მაგრამ. ბირთვები იგივე სერიული ნომრითდა სხვადასხვა მასის რიცხვებს უწოდებენ იზოტოპები. ერთი და იგივე ქიმიური ელემენტის ყველა იზოტოპს აქვს იგივე ქიმიური თვისებები და ფიზიკური თვისებები შეიძლება მნიშვნელოვნად განსხვავდებოდეს. იზოტოპების დასანიშნად გამოიყენება ქიმიური ელემენტის სიმბოლო ორი ინდექსით: A Z X. ქვედა ინდექსი არის სერიული ნომერი, ზედა არის მასის ნომერი. ხშირად ხელმოწერა გამოტოვებულია, რადგან ელემენტის სიმბოლო თავად მიუთითებს მასზე.
მაგალითად, ისინი წერენ 14 C ნაცვლად 14 6 C.
ბირთვის დაშლის უნარი დამოკიდებულია მის შემადგენლობაზე. ერთსა და იმავე ელემენტს შეიძლება ჰქონდეს როგორც სტაბილური, ასევე რადიოაქტიური იზოტოპები.
მაგალითად, 12C ნახშირბადის იზოტოპი სტაბილურია, ხოლო 14C იზოტოპი რადიოაქტიურია.
რადიოაქტიური დაშლა არის სტატისტიკური ფენომენი. იზოტოპის დაშლის უნარი ხასიათდება დაშლის მუდმივით λ.
დაშლის მუდმივი λ არის ალბათობა იმისა, რომ მოცემული იზოტოპის ბირთვი დაიშლება დროის ერთეულზე.
ავღნიშნოთ რადიოაქტიური დაშლის ბირთვების N რიცხვი t დროს, dN 1 - დაშლილი ბირთვების რაოდენობა dt დროს. ვინაიდან ნივთიერებაში ბირთვების რაოდენობა უზარმაზარია, დიდი რიცხვების კანონი დაკმაყოფილებულია. ბირთვული დაშლის ალბათობა მოკლე დროში dt გვხვდება ფორმულით dP = λdt სიხშირე უდრის ალბათობას: d N 1 / N = dP = λdt. d N 1 / N = λdt- ფორმულა, რომელიც განსაზღვრავს დაშლილი ბირთვების რაოდენობას.
განტოლების ამონახსნი არის: , - ფორმულას ეწოდება რადიოაქტიური დაშლის კანონი: რადიოაქტიური ბირთვების რაოდენობა დროთა განმავლობაში მცირდება ექსპონენციალური კანონის მიხედვით.
აქ N არის გაუფუჭებელი ბირთვების რაოდენობა t დროისთვის; N დაახლოებით - გაუფუჭებელი ბირთვების საწყისი რაოდენობა; λ არის რადიოაქტიური დაშლის მუდმივი.
პრაქტიკაში, დაშლის მუდმივი არ გამოიყენება λ , და რაოდენობა ე.წ ნახევარგამოყოფის პერიოდი თ.
ნახევარგამოყოფის პერიოდი (T) - დრო, რომლის განმავლობაშიც იშლება რადიოაქტიური ბირთვების ნახევარი.
პერიოდის განმავლობაში რადიოაქტიური დაშლის კანონი ნახევარგამოყოფის პერიოდს (T) აქვს ფორმა:
კავშირი ნახევარგამოყოფის პერიოდსა და დაშლის მუდმივობას შორის მოცემულია: T = ln(2/λ) = 0,69/λ
ნახევარგამოყოფის პერიოდი შეიძლება იყოს ძალიან გრძელი ან ძალიან მოკლე.
რადიოაქტიური იზოტოპის აქტივობის ხარისხის შესაფასებლად გამოიყენება რაოდენობა, რომელსაც ეწოდება აქტივობა.
რადიოაქტიური პრეპარატის დაშლის ბირთვების აქტივობის რაოდენობა დროის ერთეულზე: A = dN dis /dt
SI-ში აქტივობის ერთეულისთვის მიიღება 1 ბეკერელი (Bq) = 1 დაშლა/წმ - პრეპარატის აქტივობა, რომელშიც 1 წმ-ში ხდება 1 დაშლა. აქტივობის უფრო დიდი ერთეულია 1 რუტერფორდი (Rd) = Bq. ხშირად გამოიყენება აქტივობის სისტემური ერთეული - კური (Ci), რომელიც უდრის 1 გ რადიუმის აქტივობას: 1 Ci = 3,7 Bq.
დროთა განმავლობაში, აქტივობა მცირდება იგივე ექსპონენციალური კანონის მიხედვით, რომლის მიხედვითაც თავად რადიონუკლიდი იშლება:
=
.
პრაქტიკაში, აქტივობის გამოსათვლელად გამოიყენება შემდეგი ფორმულა:
A = = λN = 0.693 N/T.
თუ გამოვხატავთ ატომების რაოდენობას მასისა და საღებავის მასის მიხედვით, მაშინ აქტივობის გამოთვლის ფორმულა მიიღებს ფორმას: A \u003d \u003d 0.693 (μT)
სად არის ავოგადროს ნომერი; μ არის მოლური მასა.
1. რადიოაქტიურობა. რადიოაქტიური დაშლის ძირითადი კანონი. აქტივობა.
2. რადიოაქტიური დაშლის ძირითადი ტიპები.
3. მაიონებელი გამოსხივების მატერიასთან ურთიერთქმედების რაოდენობრივი მახასიათებლები.
4. ბუნებრივი და ხელოვნური რადიოაქტიურობა. რადიოაქტიური რიგები.
5. რადიონუკლიდების გამოყენება მედიცინაში.
6. დამუხტული ნაწილაკების ამაჩქარებლები და მათი გამოყენება მედიცინაში.
7. მაიონებელი გამოსხივების მოქმედების ბიოფიზიკური საფუძვლები.
8. ძირითადი ცნებები და ფორმულები.
9. ამოცანები.
ექიმების ინტერესი ბუნებრივი და ხელოვნური რადიოაქტიურობით განპირობებულია შემდეგით.
პირველ რიგში, ყველა ცოცხალი არსება მუდმივად ექვემდებარება ბუნებრივ რადიაციულ ფონს, ეს არის კოსმოსური გამოსხივება, რადიოაქტიური ელემენტების გამოსხივება, რომლებიც წარმოიქმნება დედამიწის ქერქის ზედაპირულ ფენებში და ელემენტების გამოსხივება, რომლებიც შედიან ცხოველების სხეულში ჰაერთან და ჰაერთან ერთად. საკვები.
მეორეც, რადიოაქტიური გამოსხივება გამოიყენება თავად მედიცინაში დიაგნოსტიკური და თერაპიული მიზნებისთვის.
33.1. რადიოაქტიურობა. რადიოაქტიური დაშლის ძირითადი კანონი. აქტივობა
რადიოაქტიურობის ფენომენი 1896 წელს აღმოაჩინა ა.ბეკერელმა, რომელიც აკვირდებოდა უცნობი რადიაციის სპონტანურ გამოსხივებას ურანის მარილებიდან. მალე ე. რეზერფორდმა და კურიმ აღმოაჩინეს, რომ რადიოაქტიური დაშლის დროს გამოიყოფა He-ის ბირთვები (α-ნაწილაკები), ელექტრონები (β-ნაწილაკები) და მყარი ელექტრომაგნიტური გამოსხივება (γ-სხივები).
1934 წელს აღმოაჩინეს დაშლა პოზიტრონების ემისიით (β + -დაშლა), ხოლო 1940 წელს აღმოაჩინეს რადიოაქტიურობის ახალი ტიპი - სპონტანური ბირთვული დაშლა: ნაპრალი ბირთვი იშლება შესადარებელი მასის ორ ფრაგმენტად ნეიტრონების ერთდროული გამოსხივებით. და γ -კვანტა. ბირთვების პროტონული რადიოაქტიურობა დაფიქსირდა 1982 წელს.
რადიოაქტიურობა -ზოგიერთი ატომის ბირთვის უნარი სპონტანურად (სპონტანურად) გარდაიქმნას სხვა ბირთვებად ნაწილაკების ემისიით.
ატომის ბირთვები შედგება პროტონებისა და ნეიტრონებისგან, რომლებსაც აქვთ ზოგადი სახელი - ნუკლეონები.ბირთვში პროტონების რაოდენობა განსაზღვრავს ატომის ქიმიურ თვისებებს და აღინიშნება Z-ით (ეს სერიული ნომერიქიმიური ელემენტი). ბირთვში ნუკლეონების რაოდენობას ეწოდება მასობრივი რიცხვიდა აღვნიშნოთ A. ბირთვები ერთი და იგივე სერიული ნომრით და სხვადასხვა მასობრივი ნომრებით იწოდებიან იზოტოპები.ერთი ქიმიური ელემენტის ყველა იზოტოპს აქვს იგივექიმიური თვისებები. იზოტოპების ფიზიკური თვისებები შეიძლება მნიშვნელოვნად განსხვავდებოდეს. იზოტოპების აღსანიშნავად ქიმიური ელემენტის სიმბოლო გამოიყენება ორი ინდექსით: A Z X. ქვედა ინდექსი არის სერიული ნომერი, ზედა არის მასის ნომერი. ხშირად ხელმოწერა გამოტოვებულია, რადგან ელემენტის სიმბოლო თავად მიუთითებს მასზე. მაგალითად, ისინი წერენ 14 C ნაცვლად 14 6 C.
ბირთვის დაშლის უნარი დამოკიდებულია მის შემადგენლობაზე. ერთსა და იმავე ელემენტს შეიძლება ჰქონდეს როგორც სტაბილური, ასევე რადიოაქტიური იზოტოპები. მაგალითად, 12C ნახშირბადის იზოტოპი სტაბილურია, ხოლო 14C იზოტოპი რადიოაქტიურია.
რადიოაქტიური დაშლა არის სტატისტიკური ფენომენი. იზოტოპის დაშლის უნარი ახასიათებს დაშლის მუდმივიλ.
დაშლის მუდმივიარის ალბათობა იმისა, რომ მოცემული იზოტოპის ბირთვი დაიშლება დროის ერთეულზე.
ბირთვული დაშლის ალბათობა მოკლე დროში dt გვხვდება ფორმულით
ფორმულის (33.1) გათვალისწინებით, ვიღებთ გამონათქვამს, რომელიც განსაზღვრავს დაშლილი ბირთვების რაოდენობას:
ფორმულა (33.3) ეწოდება მთავარს რადიოაქტიური დაშლის კანონი.
რადიოაქტიური ბირთვების რაოდენობა დროთა განმავლობაში მცირდება ექსპონენციალური კანონის მიხედვით.
პრაქტიკაში, ნაცვლად დაშლის მუდმივიλ ხშირად იყენებენ სხვა მნიშვნელობას ე.წ ნახევარი ცხოვრება.
Ნახევარი ცხოვრება(T) - დრო, რომლის დროსაც ის იშლება ნახევარირადიოაქტიური ბირთვები.
რადიოაქტიური დაშლის კანონი ნახევარგამოყოფის პერიოდის გამოყენებით დაწერილია შემდეგნაირად:
დამოკიდებულების გრაფიკი (33.4) ნაჩვენებია ნახ. 33.1.
ნახევარგამოყოფის პერიოდი შეიძლება იყოს ძალიან გრძელი ან ძალიან მოკლე (წამის ნაწილებიდან მილიარდობით წლამდე). მაგიდაზე. 33.1 გვიჩვენებს ზოგიერთი ელემენტის ნახევარგამოყოფის პერიოდს.
ბრინჯი. 33.1.რადიოაქტიური დაშლის დროს საწყისი ნივთიერების ბირთვების რაოდენობის შემცირება
ცხრილი 33.1.ზოგიერთი ელემენტის ნახევარგამოყოფა
განაკვეთისთვის რადიოაქტიურობის ხარისხიიზოტოპები იყენებენ სპეციალურ რაოდენობას ე.წ აქტივობა.
აქტივობა -რადიოაქტიური პრეპარატის დაშლის ბირთვების რაოდენობა დროის ერთეულზე:
აქტივობის საზომი ერთეული SI-ში - ბეკერელი(Bq), 1 Bq შეესაბამება ერთ დაშლის მოვლენას წამში. პრაქტიკაში, მეტი
შრომისმოყვარე აქტივობის სისტემური ერთეული - კურიო(Ci) უდრის 1 გ 226 Ra-ის აქტივობას: 1 Ci = 3.7x10 10 Bq.
დროთა განმავლობაში, აქტივობა მცირდება ისევე, როგორც მცირდება გაუფუჭებელი ბირთვების რაოდენობა:
33.2. რადიოაქტიური დაშლის ძირითადი ტიპები
რადიოაქტიურობის ფენომენის შესწავლის პროცესში აღმოაჩინეს რადიოაქტიური ბირთვების მიერ გამოსხივებული სხივების 3 ტიპი, რომლებსაც α-, β- და γ- სხივები ეწოდა. მოგვიანებით გაირკვა, რომ α- და β- ნაწილაკები ორი განსხვავებული ტიპის რადიოაქტიური დაშლის პროდუქტებია და γ-სხივები ამ პროცესების გვერდითი პროდუქტია. გარდა ამისა, γ-სხივები ასევე ახლავს უფრო რთულ ბირთვულ გარდაქმნებს, რომლებიც აქ არ განიხილება.
ალფა დაშლაშედგება ემისიის მქონე ბირთვების სპონტანურ ტრანსფორმაციაშიα -ნაწილაკები (ჰელიუმის ბირთვები).
α-დაშლის სქემა იწერება როგორც
სადაც X, Y არის მშობლის და შვილის ბირთვების სიმბოლოები, შესაბამისად. α-დაშლის წერისას, "α"-ს ნაცვლად შეგიძლიათ დაწეროთ "არა".
ამ დაშლისას ელემენტის ატომური რიცხვი Z მცირდება 2-ით, ხოლო მასობრივი რიცხვი A - 4-ით.
α-დაშლის დროს ასული ბირთვი, როგორც წესი, წარმოიქმნება აღგზნებულ მდგომარეობაში და ძირითად მდგომარეობაში გადასვლისას გამოყოფს γ-კვანტს. რთული მიკრო-ობიექტების საერთო თვისება არის ის, რომ მათ აქვთ დისკრეტულიენერგეტიკული მდგომარეობების ნაკრები. ეს ასევე ეხება ბირთვებს. ამრიგად, აღგზნებული ბირთვების γ- გამოსხივებას აქვს დისკრეტული სპექტრი. შესაბამისად, α-ნაწილაკების ენერგეტიკული სპექტრიც არის დისკრეტული.
თითქმის ყველა α-აქტიური იზოტოპისთვის გამოსხივებული α-ნაწილაკების ენერგია 4-9 მევ-ის ფარგლებშია.
ბეტა დაშლამოიცავს ბირთვების სპონტანურ ტრანსფორმაციას ელექტრონების (ან პოზიტრონების) გამოსხივებით.
დადგენილია, რომ β-დაშლას ყოველთვის ახლავს ნეიტრალური ნაწილაკის - ნეიტრინოს (ან ანტინეიტრინოს) გამოსხივება. ეს ნაწილაკი პრაქტიკულად არ ურთიერთქმედებს მატერიასთან და შემდგომში არ განიხილება. β-დაშლის დროს გამოთავისუფლებული ენერგია ნაწილდება β-ნაწილაკსა და ნეიტრინოს შორის შემთხვევით. ამიტომ β- გამოსხივების ენერგეტიკული სპექტრი უწყვეტია (სურ. 33.2).
ბრინჯი. 33.2.β-დაშლის ენერგეტიკული სპექტრი
არსებობს β-დაშლის ორი ტიპი.
1. ელექტრონულიβ - დაშლა შედგება ერთი ბირთვული ნეიტრონის პროტონად და ელექტრონად გადაქცევაში. ამ შემთხვევაში ჩნდება კიდევ ერთი ν ნაწილაკი - ანტინეიტრინო:
ბირთვიდან ელექტრონი და ანტინეიტრინო დაფრინავენ. ელექტრონული β - დაშლის სქემა იწერება როგორც
ელექტრონული β-დაშლის დროს Z- ელემენტის სერიული ნომერი იზრდება 1-ით, მასობრივი რიცხვი A არ იცვლება.
β-ნაწილაკების ენერგია 0,002-2,3 მევ დიაპაზონშია.
2. პოზიტრონიβ + -დაშლა შედგება ერთი ბირთვული პროტონის ნეიტრონად და პოზიტრონად გარდაქმნაში. ამ შემთხვევაში, ჩნდება კიდევ ერთი ნაწილაკი ν - ნეიტრინო:
ელექტრონის დაჭერა თავისთავად არ წარმოქმნის მაიონებელ ნაწილაკებს, მაგრამ ეს წარმოქმნის თან ახლავს რენტგენის სხივები.ეს გამოსხივება ხდება მაშინ, როდესაც შიდა ელექტრონის შთანთქმის შედეგად გამოთავისუფლებული სივრცე ივსება გარე ორბიტის ელექტრონით.
გამა გამოსხივებააქვს ელექტრომაგნიტური ბუნება და არის ტალღის სიგრძის ფოტონიλ ≤ 10 -10 მ.
გამა გამოსხივება არ არის რადიოაქტიური დაშლის დამოუკიდებელი ტიპი. ამ ტიპის გამოსხივება თითქმის ყოველთვის თან ახლავს არა მხოლოდ α-დაშლას და β-დაშლას, არამედ უფრო რთულ ბირთვულ რეაქციებსაც. იგი არ არის გადახრილი ელექტრული და მაგნიტური ველებით, აქვს შედარებით სუსტი მაიონებელი და ძალიან მაღალი შეღწევადობა.
33.3. მაიონებელი გამოსხივების მატერიასთან ურთიერთქმედების რაოდენობრივი მახასიათებლები
ცოცხალ ორგანიზმებზე რადიოაქტიური გამოსხივების ზემოქმედება დაკავშირებულია იონიზაცია,რომელსაც ის იწვევს ქსოვილებში. ნაწილაკების იონიზაციის უნარი დამოკიდებულია მის ტიპზეც და ენერგიაზეც. როდესაც ნაწილაკი უფრო ღრმად შედის ნივთიერებაში, ის კარგავს თავის ენერგიას. ამ პროცესს ე.წ იონიზაციის დამუხრუჭება.
დამუხტული ნაწილაკების მატერიასთან ურთიერთქმედების რაოდენობრივად დასახასიათებლად გამოიყენება რამდენიმე რაოდენობა:
მას შემდეგ, რაც ნაწილაკის ენერგია იონიზაციის ენერგიაზე დაბლა დაეცემა, მისი მაიონებელი მოქმედება წყდება.
საშუალო ხაზოვანი გარბენი(R) დამუხტული მაიონებელი ნაწილაკის - მის მიერ გავლილი გზა ნივთიერებაში მაიონებელი უნარის დაკარგვამდე.
განვიხილოთ მატერიასთან სხვადასხვა ტიპის გამოსხივების ურთიერთქმედების რამდენიმე დამახასიათებელი თვისება.
ალფა გამოსხივება
ალფა ნაწილაკი პრაქტიკულად არ გადაიხრება მისი მოძრაობის საწყისი მიმართულებიდან, რადგან მისი მასა მრავალჯერ მეტია.
ბრინჯი. 33.3.ხაზოვანი იონიზაციის სიმკვრივის დამოკიდებულება გარემოში α-ნაწილაკის მიერ გავლილ გზაზე
ელექტრონის მასა, რომელთანაც იგი ურთიერთქმედებს. ნივთიერებაში ღრმად შეღწევისას, იონიზაციის სიმკვრივე ჯერ იზრდება და როდის გაშვების დასასრული (x = R)მკვეთრად ეცემა ნულამდე (სურ. 33.3). ეს აიხსნება იმით, რომ მოძრაობის სიჩქარის შემცირებით იზრდება დრო, რომელსაც ის ატარებს საშუალო მოლეკულასთან (ატომთან). ამ შემთხვევაში იონიზაციის ალბათობა იზრდება. მას შემდეგ, რაც α-ნაწილაკის ენერგია შედარებადი ხდება მოლეკულური თერმული მოძრაობის ენერგიასთან, ის იჭერს ორ ელექტრონს ნივთიერებაში და იქცევა ჰელიუმის ატომად.
იონიზაციის პროცესში წარმოქმნილი ელექტრონები, როგორც წესი, შორდებიან α-ნაწილაკების ბილიკს და იწვევს მეორად იონიზაციას.
წყალთან და რბილ ქსოვილებთან α-ნაწილაკების ურთიერთქმედების მახასიათებლები წარმოდგენილია ცხრილში. 33.2.
ცხრილი 33.2.მატერიასთან ურთიერთქმედების მახასიათებლების დამოკიდებულება α-ნაწილაკების ენერგიაზე
ბეტა გამოსხივება
მოძრაობისთვის β - ნაწილაკებს მატერიაში ახასიათებთ მრუდი არაპროგნოზირებადი ტრაექტორია. ეს განპირობებულია ურთიერთმოქმედი ნაწილაკების მასების თანასწორობით.
ურთიერთქმედების მახასიათებლები β - ნაწილაკები წყლით და რბილი ქსოვილებით წარმოდგენილია ცხრილში. 33.3.
ცხრილი 33.3.მატერიასთან ურთიერთქმედების მახასიათებლების დამოკიდებულება β-ნაწილაკების ენერგიაზე
ისევე როგორც α ნაწილაკების შემთხვევაში, β ნაწილაკების იონიზაციის ძალა იზრდება ენერგიის კლებასთან ერთად.
გამა გამოსხივება
აბსორბცია γ - ნივთიერების გამოსხივება ემორჩილება რენტგენის სხივების შთანთქმის კანონის მსგავს ექსპონენციალურ კანონს:
ძირითადი პროცესები, რომლებიც პასუხისმგებელნი არიან შეწოვაზე γ -გამოსხივება არის ფოტოელექტრული ეფექტი და კომპტონის გაფანტვა. ეს წარმოქმნის შედარებით მცირე რაოდენობით თავისუფალ ელექტრონებს (პირველადი იონიზაცია), რომლებსაც აქვთ ძალიან მაღალი ენერგია. სწორედ ისინი იწვევენ მეორადი იონიზაციის პროცესებს, რაც შეუდარებლად აღემატება პირველადს.
33.4. ბუნებრივი და ხელოვნური
რადიოაქტიურობა. რადიოაქტიური რიგები
Ვადები ბუნებრივიდა ხელოვნურირადიოაქტიურობა პირობითია.
ბუნებრივიეძახით ბუნებაში არსებული იზოტოპების რადიოაქტიურობას ან ბუნებრივი პროცესების შედეგად წარმოქმნილ იზოტოპების რადიოაქტიურობას.
მაგალითად, ურანის რადიოაქტიურობა ბუნებრივია. ბუნებრივია აგრეთვე ნახშირბადის 14 C რადიოაქტიურობა, რომელიც წარმოიქმნება ატმოსფეროს ზედა ფენებში მზის რადიაციის გავლენის ქვეშ.
ხელოვნურიიზოტოპების რადიოაქტიურობას უწოდებენ, რომლებიც წარმოიქმნება ადამიანის საქმიანობის შედეგად.
ეს არის ყველა იზოტოპის რადიოაქტიურობა, რომელიც წარმოიქმნება ნაწილაკების ამაჩქარებლებში. ეს ასევე მოიცავს ნიადაგის, წყლისა და ჰაერის რადიოაქტიურობას, რაც ხდება ატომური აფეთქების დროს.
ბუნებრივი რადიოაქტიურობა
რადიოაქტიურობის შესწავლის საწყის პერიოდში მკვლევარებს შეეძლოთ გამოეყენებინათ მხოლოდ ბუნებრივი რადიონუკლიდები (რადიოაქტიური იზოტოპები), რომლებიც შეიცავს ხმელეთის ქანებში საკმაოდ დიდი რაოდენობით: 232 Th, 235 U, 238 U. ამ რადიონუკლიდებით იწყება სამი რადიოაქტიური სერია, რომელიც მთავრდება სტაბილური Pb იზოტოპებით. . შემდგომში აღმოაჩინეს 237 Np-დან დაწყებული სერია, საბოლოო სტაბილური ბირთვით 209 Bi. ნახ. 33.4 გვიჩვენებს მწკრივს, რომელიც იწყება 238 U-ით.
ბრინჯი. 33.4.ურანი-რადიუმის სერია
ამ სერიის ელემენტები ადამიანის შინაგანი ექსპოზიციის მთავარი წყაროა. მაგალითად, 210 Pb და 210 Po შედის სხეულში საკვებით - ისინი კონცენტრირებულია თევზსა და მოლუსკში. ორივე ეს იზოტოპი გროვდება ლიქენებში და, შესაბამისად, გვხვდება ირმის ხორცში. რადიაციის ყველა ბუნებრივი წყაროდან ყველაზე მნიშვნელოვანი არის 222 Rn - მძიმე ინერტული აირი, რომელიც წარმოიქმნება 226 Ra-ის დაშლის შედეგად. ის შეადგენს ადამიანის მიერ მიღებული ბუნებრივი გამოსხივების დოზის დაახლოებით ნახევარს. დედამიწის ქერქში წარმოქმნილი ეს გაზი ატმოსფეროში ხვდება და წყალში შედის (ძალიან ხსნადია).
კალიუმის რადიოაქტიური იზოტოპი 40 K მუდმივად იმყოფება დედამიწის ქერქში, რომელიც ბუნებრივი კალიუმის ნაწილია (0,0119%). ნიადაგიდან ეს ელემენტი ორგანიზმში ხვდება მცენარეთა ფესვთა სისტემის მეშვეობით და მცენარეულ საკვებთან ერთად (მარცვლეული, ახალი ბოსტნეული და ხილი, სოკო) - ორგანიზმში.
ბუნებრივი გამოსხივების კიდევ ერთი წყაროა კოსმოსური გამოსხივება (15%). მისი ინტენსივობა მატულობს მთიან რაიონებში ატმოსფეროს დამცავი ეფექტის შემცირების გამო. ბუნებრივი ფონური გამოსხივების წყაროები ჩამოთვლილია ცხრილში. 33.4.
ცხრილი 33.4.ბუნებრივი რადიოაქტიური ფონის კომპონენტი
33.5. რადიონუკლიდების გამოყენება მედიცინაში
რადიონუკლიდებიეწოდება ქიმიური ელემენტების რადიოაქტიური იზოტოპები ხანმოკლე ნახევარგამოყოფის პერიოდით. ასეთი იზოტოპები ბუნებაში არ არსებობს, ამიტომ ისინი ხელოვნურად მიიღება. თანამედროვე მედიცინაში რადიონუკლიდები ფართოდ გამოიყენება დიაგნოსტიკური და თერაპიული მიზნებისთვის.
დიაგნოსტიკური აპლიკაცია ეფუძნება ცალკეული ორგანოების მიერ გარკვეული ქიმიური ელემენტების შერჩევით დაგროვებას. მაგალითად, იოდი კონცენტრირებულია ფარისებრ ჯირკვალში, ხოლო კალციუმი კონცენტრირებულია ძვლებში.
ამ ელემენტების რადიოიზოტოპების ორგანიზმში შეყვანა შესაძლებელს ხდის რადიოაქტიური გამოსხივებით მათი კონცენტრაციის უბნების აღმოჩენას და ამით მნიშვნელოვანი დიაგნოსტიკური ინფორმაციის მიღებას. ეს დიაგნოსტიკური მეთოდი ე.წ ეტიკეტირებული ატომის მეთოდით.
თერაპიული გამოყენება რადიონუკლიდები ეფუძნება მაიონებელი გამოსხივების დესტრუქციულ ეფექტს სიმსივნურ უჯრედებზე.
1. გამა თერაპია- მაღალი ენერგიის γ-გამოსხივების გამოყენება (წყარო 60 Co) ღრმად განლაგებული სიმსივნეების განადგურებისთვის. ისე, რომ ზედაპირულად მდებარე ქსოვილები და ორგანოები არ ექვემდებარება დესტრუქციულ ეფექტს, მაიონებელი გამოსხივების ეფექტი ხორციელდება სხვადასხვა სესიებზე სხვადასხვა მიმართულებით.
2. ალფა თერაპია- α-ნაწილაკების თერაპიული გამოყენება. ამ ნაწილაკებს აქვთ მნიშვნელოვანი ხაზოვანი იონიზაციის სიმკვრივე და შეიწოვება ჰაერის მცირე ფენითაც კი. ამიტომ, თერაპიული
ალფა სხივების გამოყენება შესაძლებელია ორგანოს ზედაპირთან უშუალო კონტაქტით ან შიგნით შეყვანით (ნემსით). ზედაპირული ზემოქმედებისთვის გამოიყენება რადონოთერაპია (222 Rn): კანის ზემოქმედება (აბანოები), საჭმლის მომნელებელი ორგანოები (სასმელი), სასუნთქი ორგანოები (ინჰალაციები).
ზოგიერთ შემთხვევაში, სამკურნალო გამოყენება α -ნაწილაკები დაკავშირებულია ნეიტრონული ნაკადის გამოყენებასთან. ამ მეთოდით პირველად ქსოვილში (სიმსივნეში) შეჰყავთ ელემენტები, რომელთა ბირთვები ნეიტრონების მოქმედებით გამოყოფენ. α - ნაწილაკები. ამის შემდეგ დაავადებული ორგანო დასხივდება ნეიტრონული ნაკადით. Ამ გზით α -ორგანოს შიგნით წარმოიქმნება ნაწილაკები, რომლებზეც მათ უნდა ჰქონდეთ დამანგრეველი ეფექტი.
ცხრილში 33.5 ჩამოთვლილია მედიცინაში გამოყენებული ზოგიერთი რადიონუკლიდის მახასიათებლები.
ცხრილი 33.5.იზოტოპური დახასიათება
33.6. ნაწილაკების ამაჩქარებლები და მათი გამოყენება მედიცინაში
ამაჩქარებელი- ინსტალაცია, რომელშიც ელექტრული და მაგნიტური ველების გავლენის ქვეშ მიიღება მაღალი ენერგიის მქონე დამუხტული ნაწილაკების მიმართული სხივები (ასობით კევ-დან ასობით გევ-მდე).
ამაჩქარებლები ქმნიან ვიწრონაწილაკების სხივები მოცემული ენერგიით და მცირე ჯვრის მონაკვეთით. ეს საშუალებას გაძლევთ უზრუნველყოთ მიმართულიზემოქმედება დასხივებულ ობიექტებზე.
ამაჩქარებლების გამოყენება მედიცინაში
ელექტრონი და პროტონების ამაჩქარებლები მედიცინაში გამოიყენება რადიაციული თერაპიისა და დიაგნოსტიკისთვის. ამ შემთხვევაში გამოიყენება როგორც თავად აჩქარებული ნაწილაკები, ასევე თანმხლები რენტგენის გამოსხივება.
ბრემსტრაჰლუნგის რენტგენიმიღებული ნაწილაკების სხივის მიმართვით სპეციალურ სამიზნეზე, რომელიც არის რენტგენის სხივების წყარო. ეს გამოსხივება განსხვავდება რენტგენის მილისგან გაცილებით მაღალი ფოტონის ენერგიით.
სინქროტრონის რენტგენიხდება ელექტრონების აჩქარების პროცესში რგოლების ამაჩქარებლებში - სინქროტრონები. ასეთ გამოსხივებას აქვს მიმართულების მაღალი ხარისხი.
სწრაფი ნაწილაკების პირდაპირი მოქმედება დაკავშირებულია მათ მაღალ შეღწევადობასთან. ასეთი ნაწილაკები გადიან ზედაპირულ ქსოვილებში სერიოზული ზიანის მიყენების გარეშე და აქვთ მაიონებელი ეფექტი მათი მოგზაურობის ბოლოს. შესაბამისი ნაწილაკების ენერგიის შერჩევით შესაძლებელია მოცემულ სიღრმეზე სიმსივნეების განადგურების მიღწევა.
მედიცინაში ამაჩქარებლების გამოყენების სფეროები ნაჩვენებია ცხრილში. 33.6.
ცხრილი 33.6.ამაჩქარებლების გამოყენება თერაპიასა და დიაგნოსტიკაში
33.7. მაიონებელი გამოსხივების მოქმედების ბიოფიზიკური საფუძვლები
როგორც ზემოთ აღინიშნა, რადიოაქტიური გამოსხივების გავლენა ბიოლოგიურ სისტემებზე ასოცირდება მოლეკულების იონიზაცია.უჯრედებთან რადიაციის ურთიერთქმედების პროცესი შეიძლება დაიყოს სამ თანმიმდევრულ ეტაპად (ეტაპად).
1. ფიზიკური ეტაპი შედგება ენერგიის გადაცემაგამოსხივება ბიოლოგიური სისტემის მოლეკულებზე, რაც იწვევს მათ იონიზაციას და აგზნებას. ამ ეტაპის ხანგრძლივობაა 10 -16 -10 -13 წმ.
2. ფიზიკურ-ქიმიური ეტაპი შედგება სხვადასხვა სახის რეაქციებისგან, რაც იწვევს აღგზნებული მოლეკულების და იონების ჭარბი ენერგიის გადანაწილებას. შედეგად, ძალიან აქტიური
პროდუქტები: რადიკალები და ახალი იონები ქიმიური თვისებების ფართო სპექტრით.
ამ ეტაპის ხანგრძლივობაა 10 -13 -10 -10 წმ.
3. ქიმიური ეტაპი - ეს არის რადიკალების და იონების ურთიერთქმედება ერთმანეთთან და მიმდებარე მოლეკულებთან. ამ ეტაპზე ყალიბდება სხვადასხვა ტიპის სტრუქტურული დაზიანება, რაც იწვევს ბიოლოგიური თვისებების ცვლილებას: დარღვეულია მემბრანების სტრუქტურა და ფუნქციები; დაზიანებები ხდება დნმ-ისა და რნმ-ის მოლეკულებში.
ქიმიური ეტაპის ხანგრძლივობაა 10 -6 -10 -3 წმ.
4. ბიოლოგიური ეტაპი. ამ ეტაპზე მოლეკულების და უჯრედქვეშა სტრუქტურების დაზიანება იწვევს სხვადასხვა ფუნქციურ დარღვევას, უჯრედების ნაადრევ სიკვდილს აპოპტოზის მექანიზმების მოქმედების შედეგად ან ნეკროზის გამო. ბიოლოგიურ სტადიაზე მიღებული ზიანი შეიძლება იყოს მემკვიდრეობითი.
ბიოლოგიური ეტაპის ხანგრძლივობა რამდენიმე წუთიდან ათეულ წლამდეა.
ჩვენ აღვნიშნავთ ბიოლოგიური ეტაპის ზოგად ნიმუშებს:
დიდი დარღვევები დაბალი შთანთქმის ენერგიით (ადამიანისთვის გამოსხივების ლეტალური დოზა იწვევს სხეულის გაცხელებას მხოლოდ 0,001 ° C-ით);
მოქმედება მომდევნო თაობებზე უჯრედის მემკვიდრეობითი აპარატის მეშვეობით;
დამახასიათებელია ლატენტური, ლატენტური პერიოდი;
უჯრედების სხვადასხვა ნაწილს განსხვავებული მგრძნობელობა აქვს რადიაციის მიმართ;
პირველ რიგში ზიანდება გამყოფი უჯრედები, რაც განსაკუთრებით საშიშია ბავშვის ორგანიზმისთვის;
დესტრუქციული ეფექტი ზრდასრული ორგანიზმის ქსოვილებზე, რომელშიც არის დაყოფა;
რადიაციის მსგავსება იცვლება ადრეული დაბერების პათოლოგიასთან.
33.8. ძირითადი ცნებები და ფორმულები
მაგიდის გაგრძელება
33.9. Დავალებები
1. როგორია წამლის აქტივობა, თუ ამ ნივთიერების 10000 ბირთვი იშლება 10 წუთში?
4.
უძველესი ხის ნიმუშების ასაკი დაახლოებით შეიძლება განისაზღვროს მათში 14 6 C იზოტოპის სპეციფიკური მასის აქტივობით. რამდენი წლის წინ მოიჭრა ხე, რომელიც გამოიყენებოდა საგნის დასამზადებლად, თუ მასში ნახშირბადის სპეციფიკური მასობრივი აქტივობა მზარდი ხის სპეციფიური მასობრივი აქტივობის 75%-ია? რადონის ნახევარგამოყოფის პერიოდი არის T = 5570 წელი.
9.
ჩერნობილის ავარიის შემდეგ, ზოგან ნიადაგის დაბინძურება რადიოაქტიური ცეზიუმ-137-ით იყო 45 Ci/km 2 დონეზე.
რამდენი წლის შემდეგ ამ ადგილებში აქტივობა შემცირდება შედარებით უსაფრთხო დონემდე 5 Ci/km 2 . ცეზიუმ-137-ის ნახევარგამოყოფის პერიოდი არის T = 30 წელი.
10.
იოდი-131-ის დასაშვები აქტივობა ადამიანის ფარისებრ ჯირკვალში უნდა იყოს არაუმეტეს 5 nCi. ზოგიერთ ადამიანში, რომლებიც იმყოფებოდნენ ჩერნობილის კატასტროფის არეალში, იოდი-131-ის აქტივობამ 800 nCi მიაღწია. რამდენი დღის შემდეგ დაეცა აქტივობა ნორმალურად? იოდი-131-ის ნახევარგამოყოფის პერიოდი შეადგენს 8 დღეს.
11.
ცხოველში სისხლის მოცულობის დასადგენად გამოიყენება შემდეგი მეთოდი. ცხოველს იღებენ მცირე მოცულობის სისხლს, ერითროციტებს გამოყოფენ პლაზმიდან და ათავსებენ რადიოაქტიური ფოსფორის ხსნარში, რომელიც შეითვისება ერითროციტებით. ეტიკეტირებული ერითროციტები ხელახლა შეჰყავთ ცხოველის სისხლის მიმოქცევის სისტემაში და გარკვეული დროის შემდეგ განისაზღვრება სისხლის ნიმუშის აქტივობა.
ΔV = 1 მლ ამ ხსნარის შეყვანილი იქნა ზოგიერთი ცხოველის სისხლში. ამ მოცულობის საწყისი აქტივობა იყო A 0 = 7000 Bq. ერთი დღის შემდეგ ცხოველის ვენიდან აღებული 1 მლ სისხლის აქტივობა წუთში 38 პულსს უდრიდა. განსაზღვრეთ ცხოველის სისხლის მოცულობა, თუ რადიოაქტიური ფოსფორის ნახევარგამოყოფის პერიოდი არის T = 14,3 დღე.
